Автор: Карпов В.Л.Статей: 1ГистоныГИСТОНЫАвторы: В.Л. КарповГИСТОНЫ, белки эукариот, ответственные за упаковку ДНК в клеточном ядре; отличаются высоким содержанием положительно заряженных аминокислотных остатков - лизина и аргинина (до 30% аминокислот молекулы). На долю Г. приходится осн. часть белков хромосом; они формируют структуру хроматина и участвуют в контроле регуляции активности генов. Впервые были выделены из ядер эритроцитов гусей А. Косселем (1884). Исходя из относительного содержания остатков лизина и аргинина различают пять осн. типов Г.: богатый лизином H1 или H5 (у животных, имеющих ядерные эритроциты), умеренно богатые лизином H2A и H2B и богатые аргинином H3 и H4 (H - от англ. Histon). Все Г. относятся к числу наиболее консервативных по первичной структуре белков, что свидетельствует о том, что они наилучшим образом приспособлены к выполнению своих функций. Особенно это характерно для Г. H3 и H4, аминокислотные последовательности которых одинаковы почти у всех эукариот. Напр., первичная структура Г. H4 у таких филогенетически далёких организмов, как горох (проростки) и бык (тимус телёнка), различаются только двумя равнозначными заменами (валина на изолейцин и лизина на аргинин). Наименее консервативный Г. - H1. Г. синтезируются в цитоплазме (этот процесс предшествует репликации ДНК), после чего транспортируются в ядро, где связываются с ДНК. Молекулярная масса 11000-21000, причём Г. H1 примерно в два раза крупнее остальных. В клетке может присутствовать неск. вариантов Г. одного и того же типа (кодируются отд. генами). Они различаются аминокислотными заменами, вставками и делециями как отд. аминокислот, так и целых фрагментов (доменов) в составе молекулы (последнее особенно характерно для Г. H2A и H2B). Г. H1, напр., представлен 1-6 вариантными формами. Замена Г. на их варианты имеет фундам. значение для процессов, происходящих в ядре, в т. ч. при эмбриогенезе, в процессе дифференцировки клеток и тканей. На основании структурно-функциональных особенностей Г. в составе хроматина различают Г. нуклеосомного кора и линкерные Г. Гистоны H2A, H2B, H3 и H4, обнаруживаемые в клетке в эквимолярных количествах, образуют группу Г. нуклеосомного кора. Они участвуют в формировании осн. структурной единицы хроматина - нуклеосомы, обеспечивая макс. компактизацию ДНК при сохранении полного и избират. доступа к ней. Так, напр., линейный размер молекулы ДНК в клетке человека достигает почти двухметровой длины, тогда как диаметр ядра, в котором эта ДНК упакована, не превышает 0,01 мм. В центральных, наиболее консервативных участках молекул Г. нуклеосомного кора преобладают гидрофобные аминокислоты, необходимые для взаимодействия Г. между собой (Г. по парам «узнают» друг друга). В результате образуются гетеродимеры, которые, в свою очередь, формируют октамер, состоящий из тетрамера гистонов H3 - H4 и двух димеров H2A - H2B. Вокруг гистонового октамера происходит закручивание сегмента спирали ДНК таким образом, что расположенные на его поверхности аргининовые остатки, обращённые к ДНК, обеспечивают электростатич. взаимодействие с отрицательно заряженными группами ДНК. При этом происходит жёсткая фиксация ДНК (вне зависимости от нуклеотидной последовательности) и образуется универсальная структура нуклеосомы. К линкерным относятся Г. H1 и Н5. Они связываются с межнуклеосомными сегментами ДНК (т. н. линкерная ДНК), обеспечивая стягивание нитей ДНК на входе и выходе из нуклеосом. Роль линкерных Г. состоит в упаковке нуклеосом в структуры более высокого порядка. На две молекулы каждого из Г. нуклеосомного кора приходится одна молекула линкерного гистона. Положительно заряженные остатки в молекулах Г. локализованы преим. в N- и C- концевых участках, которые обычно располагаются над поверхностью хроматиновых фибрилл. Эти участки подвергаются многочисл. посттрансляционным модификациям: ацетилированию, фосфорилированию, метилированию, АДФ-риболизированию, связыванию с белком убиквитином и др. Всё это приводит к изменению заряда, гидрофобности и др. свойств молекул Г. Разнообразный набор модификаций N- и C- концевых доменов Г. на поверхности нуклеосом составляет часть т. н. гистонового кода. Другим его элементом являются вариантные формы Г. «Гистоновый код» является осн. эпигенетическим механизмом (не затрагивающим информации, записанной в ДНК), который контролирует включение и выключение генов и передачу программы этого контроля от клетки к клетке в процессе их деления (митоза). В нуклеоидах бактерий присутствуют белки, сходные с эукариотич. Г. (гистоноподобные белки). Они способны конденсировать ДНК, но ничего похожего на нуклеосомы не образуют. Литература Лит.: Wu R. S., Panusz H. T., Hatch C. L., Bonner W. M. Histones and their modifications // Critical Reviews in Biochemistry and Molecular Biology. 1986. Vol. 20. № 2; Льюин Б. Гены. М., 1987. Гл. 23, 29. |
 |