Болезни нарушения обмена гистонов

11 Августа в 18:27 1462 0


Гистоны — это структурные щелочные белки, связанные в соматических клетках живых организмов с НК. У высших организмов они участвуют в организации укладки ДНК в составе хроматина. Структурные единицы хроматина (нуклеосом) на 30-45% состоят из ДНК, на 30-50% — из гистонов и на 4-33% — из негистоновых белков.

Нуклеосомы представляют собой октамерные комплексы, на которые навита молекула ДНК (менее 2 витков). Эти комплексы состоят из нескольких фрагментов, три из которых, с молекулярной массой 21 (H1) 14,5 и 13,7 тыс. Да (Н2a и Н), богаты лизином, два других, с молекулярной массой 15,3 (Н3) и 11,3 тыс. Да (Н4) — аргинином. Функция гистонов заключается в стабилизации хроматиновой структуры, которая изменяется с помощью 5 типов ковалентной модификации — метилирования, ацетилирования, фосфорилирования, АДФ-рибозилирования, связывания Н с ядерным белком убиквитином. Гистонам принадлежит важнейшая роль в регуляции экспрессии генов, происходящей с участием также и негистоновых белков. Состав гистонов очень консервативен, что предполагает их эволюционную стабильность.

Структурирование гистонов и связанной с ними ДНК осуществляется благодаря нейтрализации положительных зарядов аминокислотных остатков белков отрицательно заряженными фосфатными группами ДНК. Поэтому ДНК в ядре упакована плотно. Например, 46 молекул ДНК диплоидного генома человека при общей длине около 2 м и содержании 6×109 пар оснований (п.о.) помещаются в ядре сверхмалого диаметра (10 мкм). Даже наиболее мелкая хромосома содержит около 50 млн. п.о.

Гистоны в октамере (по 2 гистона Н, Н, Н3, Н4) имеют подвижный N-концевой фрагмент («хвост») из 20 аминокислот, который выступает из нуклеосомы. Он важен для поддержания структуры хроматина, и контролирует экспрессию генов. Так, формирование хромосом (конденсация) связано с фосфорилированием гистонов, а усиление транскрипции — с ацилированием в них остатков лизина.

Процессы транскрипции и трансляции, синтеза новых белков и ядерного материала самым тесным образом связаны с функционированием мембран ядра. После образования транскрибированной гетерогенной ядерной РНК она созревает (процессинг) до мРНК, теряя избыточные (некодирующие) участки (интроны), а оба ее конца модифицируются путем присоединения дополнительных нуклеотидов. Там же синтезируется тРНК. Затем зрелые мРНК и тРНК через ядерные поры в оболочке, образованные белковым комплексом, поступают в цитоплазму, где мРНК связывается с рибосомами, и далее участвует в процессе трансляции.

Так как белки не могут синтезироваться в ядре, они импортируются из цитоплазмы. Роль двухслойной ядерной мембраны заключается в том, что она регулирует процесс поступления в ядро из цитоплазмы гистонов и негистоновых белков, полимераз, рецепторов гормонов, факторов транскрипции, рибосомных белков. Проникшие в ядро рибосомные белки, еще находясь в ядрышке, начинают соединяться с рРНК, образуя рибосомные частицы. Кроме того, нуклеотидные блоки, необходимые для репликации и транскрипции, также проникают в ядро из цитоплазмы. Специфической функцией ядра является биосинтез никотинамидадениндинуклеотида НАД+ из поступающего в ядрышко из цитоплазмы никотинамидмононуклеотида НАМ с последующим возвращением динуклеотида в цитоплазму.

Напомним, что молекулы НК представляют собой полианионы. Они в действительности нейтрализованы катионами присутствующих металлов. К сожалению, имеющиеся схемы функционирования НК не показывают роль металлов в этих процессах.

Медицинская бионеорганика. Г.К. Барашков

Похожие статьи
  • 20.07.2012 73651 44
    Типы химических связей

    Каждый атом обладает некоторым числом электронов. Вступая в химические реакции, атомы отдают, приобретают, либо обобществляют электроны, достигая наиболее устойчивой электронной конфигурации. Наиболее устойчивой оказывается конфигурация с наиболее низкой энергией (как в атомах благородных газов&...

    Бионеорганика
  • 21.07.2012 19250 16
    Ионные насосы

    Ионными насосами называют молекулярные механизмы, локализованные в мембране и способные транспортировать вещества за счет энергии, высвобождаемой при расщеплении АТФ, или любого другого вида энергии.

    Бионеорганика
  • 19.06.2012 17042 20
    1 группа (1А подгруппа) — щелочные металлы (главная группа)

    В нее входят Li, Na, К, Rb, Cs, Fr (табл. 1 и 2). По многим химическим свойствам несколько отличается от других щелочных металлов Li+, имеющий диагональное сходство с Mg2+.

    Бионеорганика
показать еще
 
Биотехнологии и биоматериалы