Considérons les fonctions des protéines non histones, leur importance pour le corps. Ce sujet présente un intérêt particulier et mérite une étude approfondie.
Principales protéines de la chromatine
Les protéines histones et non histones sont directement liées à l'ADN. Son rôle dans la composition des chromosomes interphases et mitotiques est assez important - le stockage et la distribution de l'information génétique.
Lors de l'exécution de telles fonctions, il est nécessaire d'avoir une base structurelle claire qui permette aux longues molécules d'ADN d'être disposées dans un ordre clair. Cette action vous permet de contrôler la fréquence de synthèse de l'ARN et de réplication de l'ADN.
Sa concentration dans le noyau interphase est de 100 mg/ml. Un noyau de mammifère contient environ 2 m d'ADN, localisé dans un noyau sphérique d'un diamètre d'environ 10 microns.
Groupes de protéines
Malgré la diversité, il est de coutume de distinguer deux groupes. Les fonctions des protéines histones et non histones présentent certaines différences. Environ 80 % de toutes les protéines de la chromatine sont des histones. Ils interagissent avec l'ADN par le biais de liaisons ioniques et salines.
Malgré une quantité importante, les histones et les protéines non histones de la chromatinereprésentées par une variété insignifiante de protéines, les cellules eucaryotes contiennent environ cinq à sept types de molécules d'histones.
Les protéines non histones des chromosomes sont pour la plupart spécifiques. Ils n'interagissent qu'avec certaines structures des molécules d'ADN.
Caractéristiques de l'Histone
Quelles sont les fonctions des protéines histones et non histones dans le chromosome ? Les histones se lient sous la forme d'un complexe moléculaire avec l'ADN, ce sont des sous-unités d'un tel système.
Les histones sont des protéines caractéristiques uniquement de la chromatine. Ils ont certaines qualités qui leur permettent de remplir des fonctions spécifiques dans les organismes. Ce sont des protéines alcalines ou basiques, caractérisées par une teneur assez élevée en arginine et en lysine. En raison des charges positives sur les groupes amino, une liaison électrostatique ou saline est provoquée avec des charges opposées sur les structures phosphate de l'ADN.
Cette liaison est assez labile, elle est facilement détruite et une dissociation en histones et en ADN se produit. La chromatine est considérée comme un complexe complexe de protéines nucléiques, à l'intérieur duquel se trouvent des molécules d'ADN linéaires hautement polymères, ainsi qu'un nombre important de molécules d'histones.
Propriétés
Les histones sont des protéines assez petites en termes de poids moléculaire. Ils ont des propriétés similaires chez tous les eucaryotes et se retrouvent dans des classes similaires d'histones. Par exemple, les types H3 et H4 sont considérés comme riches en arginine, car ils contiennent une quantité suffisante de cetteacides aminés.
Variétés d'histones
Ces histones sont considérées comme conservatrices, car leur séquence d'acides aminés est similaire même chez les espèces éloignées.
H2A et H2B sont considérées comme des protéines de lysine modérées. Différents objets au sein de ces groupes présentent certaines variations dans la structure primaire, ainsi que dans la séquence des résidus d'acides aminés.
Histone H1 est une classe de protéines dans laquelle les acides aminés sont disposés dans une séquence similaire.
Ils montrent des variations intertissulaires et interspécifiques plus importantes. Une quantité significative de lysine est considérée comme une propriété générale, grâce à laquelle ces protéines peuvent être séparées de la chromatine dans des solutions salines diluées.
Les histones de toutes les classes sont caractérisées par une distribution en grappes des principaux acides aminés: l'arginine et la lysine aux extrémités des molécules.
H1 a une extrémité N-terminale variable qui interagit avec d'autres histones, et l'extrémité C-terminale est enrichie en lysine, c'est lui qui interagit avec l'ADN.
Des modifications d'histones sont possibles au cours de la vie des cellules:
- méthylation;
- acétylation.
De tels processus entraînent une modification du nombre de charges positives, ce sont des réactions réversibles. Lorsque les résidus de sérine sont phosphorylés, une charge négative en excès apparaît. De telles modifications affectent les propriétés des histones et leur interaction avec l'ADN. Par exemple, lorsque les histones sont acétylées, une activation génique est observée et la déphosphorylation provoque une décondensation et une condensation.chromatine.
Caractéristiques de synthèse
Le processus se produit dans le cytoplasme, puis il est transporté vers le noyau, se liant à l'ADN lors de sa réplication dans la période S. Après l'arrêt de la synthèse d'ADN par la cellule, l'ARN de l'histone d'information se désintègre en quelques minutes, le processus de synthèse s'arrête.
Division en groupes
Il existe différents types de protéines non histones. Leur division en cinq groupes est conditionnelle, elle est basée sur la similitude interne. Un nombre important de propriétés distinctives ont été identifiées chez les organismes eucaryotes supérieurs et inférieurs.
Par exemple, au lieu de H1, caractéristique des tissus des organismes vertébrés inférieurs, on trouve l'histone H5, qui contient plus de sérine et d'arginine.
Il existe également des situations associées à l'absence partielle ou totale de groupes d'histones chez les eucaryotes.
Fonctionnalité
Des protéines similaires ont été trouvées dans des bactéries, des virus et des mitochondries. Par exemple, dans E. coli, des protéines ont été trouvées dans la cellule, dont la composition en acides aminés est similaire aux histones.
Les protéines de chromatine non histone remplissent des fonctions importantes dans les organismes vivants. Avant l'identification des nucléosomes, deux hypothèses ont été utilisées concernant la signification fonctionnelle, le rôle régulateur et structurel de ces protéines.
Il a été constaté que lorsque l'ARN polymérase est ajoutée à la chromatine isolée, une matrice pour le processus de transcription est obtenue. Mais son activité est estiméeseulement 10 pour cent de cela pour l'ADN pur. Il augmente avec la suppression des groupes d'histones et, en leur absence, il s'agit de la valeur maximale.
Cela indique que le contenu total des histones vous permet de contrôler le processus de transcription. Les changements qualitatifs et quantitatifs des histones affectent l'activité de la chromatine, le degré de sa compacité.
La question de la spécificité des caractéristiques régulatrices des histones lors de la synthèse d'ARNm spécifiques dans différentes cellules n'a pas été complètement étudiée.
Avec l'ajout progressif d'une fraction d'histone à des solutions contenant de l'ADN pur, on observe une précipitation sous la forme d'un complexe DNP. Lorsque les histones sont retirées de la solution de chromatine, une transition complète vers une base soluble se produit.
Les fonctions des protéines non histones ne se limitent pas à la construction de molécules, elles sont beaucoup plus complexes et multiformes.
La signification structurelle des nucléosomes
Dans les premières études électromicroscopiques et biochimiques, il a été prouvé qu'il existe des structures filamenteuses dans les préparations de DPN, dont le diamètre est compris entre 5 et 50 nm. Avec l'amélioration des idées sur la structure des molécules de protéines, il a été possible de découvrir qu'il existe une relation directe entre le diamètre de la fibrille de chromatine et la méthode d'isolement du médicament.
Sur des coupes minces de chromosomes mitotiques et de noyaux en interphase, après détection au glutaraldéhyde, des fibrilles chromatées ont été trouvées, dont l'épaisseur est de 30 nm.
Les fibrilles ont des tailles similaireschromatine en cas de fixation physique de leurs noyaux: lors de la congélation, du broyage, du prélèvement de répliques à partir de préparations similaires.
Les protéines non histones de la chromatine ont été découvertes de deux manières différentes par les nucléosomes des particules de chromatine.
Recherche
Lorsque des préparations de chromatine sont déposées sur un substrat pour la microscopie électronique dans des conditions alcalines avec une force ionique insignifiante, des brins de chromatine similaires à des billes sont obtenus. Leur taille ne dépasse pas 10 nm et les globules sont reliés entre eux par des segments d'ADN dont la longueur ne dépasse pas 20 nm. Au cours des observations, il a été possible d'établir un lien entre la structure de l'ADN et les produits de désintégration.
Informations intéressantes
Les protéines non histones représentent environ 20 % des protéines de la chromatine. Ce sont des protéines (sauf celles qui sont sécrétées par les chromosomes). Les protéines non histones sont un groupe combiné de protéines qui diffèrent les unes des autres non seulement par leurs propriétés, mais aussi par leur importance fonctionnelle.
La plupart d'entre eux font référence aux protéines de la matrice nucléaire, présentes à la fois dans la composition des noyaux en interphase et dans les chromosomes mitotiques.
Les protéines non histones peuvent comprendre environ 450 polymères individuels de poids moléculaires différents. Certains d'entre eux sont solubles dans l'eau, tandis que d'autres sont solubles dans des solutions acides. En raison de la fragilité de la connexion avec la chromatine de la dissociation en cours en présence d'agents dénaturants, il existe des problèmes importants avec la classification et la description de ces molécules protéiques.
Les protéines non histones sont des polymères régulateurs,transcription stimulante. Il existe également des inhibiteurs de ce processus qui se lient dans une séquence spécifique sur l'ADN.
Les protéines non histones peuvent également inclure des enzymes impliquées dans le métabolisme des acides nucléiques: ARN et ADN méthylases, DNases, polymérases, protéines de la chromatine.
L'environnement de nombreux composés polymères similaires est considéré comme les protéines non histones les plus étudiées avec une mobilité élevée. Ils se caractérisent par une bonne mobilité électrophorétique, extraction dans une solution de sel commun.
Les protéines HMG sont de quatre types:
- HMG-2 (m.w.=26 000),
- HMG-1 (m.w.=25 500),
- HMG-17 (m.w.=9247),
- HMG-14 (m.w.=100 000).
Une cellule vivante de telles structures ne contient pas plus de 5% de la quantité totale d'histones. Ils sont particulièrement fréquents dans la chromatine active.
Les protéines HMG-2 et HMG-1 ne sont pas incluses dans les nucléosomes, elles se lient uniquement aux fragments d'ADN de liaison.
Les protéines HMG-14 et HMG-17 sont capables de se lier aux polymères de type cœur des nucléosomes, entraînant une modification du niveau d'assemblage des fibrilles DNP, elles seront plus accessibles pour la réaction avec l'ARN polymérase. Dans une telle situation, les protéines HMG jouent le rôle de régulateurs de l'activité transcriptionnelle. Il a été constaté que la fraction de chromatine, qui a une sensibilité accrue à la DNase I, est saturée de protéines HMG.
Conclusion
Le troisième niveau d'organisation structurelle de la chromatine est constitué des domaines en boucle de l'ADN. Au cours de la recherche, il a été constaté que seulsen déchiffrant le principe des composants élémentaires chromosomiques, il est difficile d'avoir une image complète des chromosomes en mitose, en interphase.
Une densification de l'ADN par 40 fois est obtenue grâce à la spiralisation maximale. Cela ne suffit pas pour avoir une véritable idée de la taille et des caractéristiques des chromosomes. On peut logiquement conclure qu'il doit y avoir des niveaux encore plus élevés d'assemblage d'ADN, à l'aide desquels il serait possible de caractériser sans ambiguïté les chromosomes.
Les scientifiques ont pu détecter des niveaux similaires d'organisation de la chromatine à la suite de sa décondensation artificielle. Dans une telle situation, des protéines spécifiques se lieront à certaines sections d'ADN qui ont des domaines dans les lieux d'association.
Le principe de la boucle d'ADN a également été découvert dans les cellules eucaryotes.
Par exemple, si les noyaux isolés sont traités avec une solution de sel de table, l'intégrité du noyau sera préservée. Cette structure est devenue connue sous le nom de nucléotide. Sa périphérie comprend un nombre important de boucles d'ADN fermées, dont la taille moyenne est de 60 kb.
Avec l'isolement préparatoire des chromomères, suivi de l'extraction de leurs histones, des structures en forme de rosette en boucle seront visibles au microscope électronique. Le nombre de boucles dans une prise est de 15 à 80, la longueur totale de l'ADN atteint 50 microns.
Les idées sur la structure et les principales caractéristiques fonctionnelles des molécules de protéines, obtenues au cours d'activités expérimentales, permettent aux scientifiques de développer des médicaments, de créer desméthodes de lutte efficace contre les maladies génétiques.
