განვიხილოთ არაჰისტონის ცილების ფუნქციები, მათი მნიშვნელობა ორგანიზმისთვის. ეს თემა განსაკუთრებით საინტერესოა და იმსახურებს დეტალურ შესწავლას.
მთავარი ქრომატინის ცილები
ჰისტონი და არაჰისტონის ცილები პირდაპირ კავშირშია დნმ-სთან. მისი როლი ინტერფაზური და მიტოზური ქრომოსომების შემადგენლობაში საკმაოდ დიდია – გენეტიკური ინფორმაციის შენახვა და გავრცელება.
ასეთი ფუნქციების განხორციელებისას აუცილებელია გვქონდეს მკაფიო სტრუქტურული ბაზა, რომელიც საშუალებას აძლევს გრძელი დნმ-ის მოლეკულებს განლაგდეს მკაფიო თანმიმდევრობით. ეს მოქმედება საშუალებას გაძლევთ აკონტროლოთ რნმ-ის სინთეზისა და დნმ-ის რეპლიკაციის სიხშირე.
მისი კონცენტრაცია ინტერფაზურ ბირთვში არის 100 მგ/მლ. ძუძუმწოვრების ერთი ბირთვი შეიცავს დაახლოებით 2 მ დნმ-ს, ლოკალიზებულია სფერულ ბირთვში, რომლის დიამეტრი დაახლოებით 10 მიკრონი.
პროტეინის ჯგუფები
მიუხედავად მრავალფეროვნებისა, მიღებულია ორი ჯგუფის გამოყოფა. ჰისტონისა და არაჰისტონის ცილების ფუნქციებს აქვს გარკვეული განსხვავებები. ყველა ქრომატინის ცილების დაახლოებით 80 პროცენტი არის ჰისტონები. ისინი ურთიერთქმედებენ დნმ-თან იონური და მარილიანი ბმების მეშვეობით.
მიუხედავად მნიშვნელოვანი რაოდენობისა, ქრომატინის ჰისტონები და არაჰისტონის ცილებიწარმოდგენილია ცილების უმნიშვნელო მრავალფეროვნებით, ევკარიოტული უჯრედები შეიცავს დაახლოებით ხუთ-შვიდი ტიპის ჰისტონის მოლეკულებს.
არაჰისტონის ცილები ქრომოსომებში ძირითადად სპეციფიკურია. ისინი ურთიერთქმედებენ მხოლოდ დნმ-ის მოლეკულების გარკვეულ სტრუქტურასთან.
ჰისტონის მახასიათებლები
რა ფუნქცია აქვს ჰისტონსა და არაჰისტონის ცილებს ქრომოსომაში? ჰისტონები მოლეკულური კომპლექსის სახით უკავშირდებიან დნმ-ს, ისინი ასეთი სისტემის ქვედანაყოფები არიან.
ჰისტონები მხოლოდ ქრომატინისთვის დამახასიათებელი ცილებია. მათ აქვთ გარკვეული თვისებები, რაც მათ საშუალებას აძლევს შეასრულონ სპეციფიკური ფუნქციები ორგანიზმებში. ეს არის ტუტე ან ძირითადი ცილები, რომლებიც ხასიათდება არგინინის და ლიზინის საკმაოდ მაღალი შემცველობით. ამინოჯგუფებზე დადებითი მუხტების გამო, ელექტროსტატიკური ან მარილის ბმა წარმოიქმნება საპირისპირო მუხტებით დნმ-ის ფოსფატურ სტრუქტურებზე.
ეს ბმა საკმაოდ ლაბილურია, ის ადვილად ნადგურდება და ხდება ჰისტონებად და დნმ-ად დისოციაცია. ქრომატინი მიჩნეულია კომპლექსურ ნუკლეინურ-ცილოვან კომპლექსად, რომლის შიგნით არის მაღალი პოლიმერული ხაზოვანი დნმ-ის მოლეკულები, აგრეთვე ჰისტონის მოლეკულების მნიშვნელოვანი რაოდენობა.
თვისებები
ჰისტონები მოლეკულური წონის მიხედვით საკმაოდ მცირე ცილებია. მათ აქვთ მსგავსი თვისებები ყველა ევკარიოტში და გვხვდება ჰისტონების მსგავსი კლასებით. მაგალითად, H3 და H4 ტიპები ითვლება არგინინით მდიდარად, რადგან ისინი შეიცავს მის საკმარის რაოდენობასამინომჟავები.
ჰისტონის ჯიშები
ასეთი ჰისტონები ითვლება კონსერვატიულად, ვინაიდან მათში ამინომჟავების თანმიმდევრობა მსგავსია შორეულ სახეობებშიც კი.
H2A და H2B ითვლება ზომიერი ლიზინის პროტეინებად. ამ ჯგუფების სხვადასხვა ობიექტებს აქვთ გარკვეული ვარიაციები პირველადი სტრუქტურაში, ისევე როგორც ამინომჟავების ნარჩენების თანმიმდევრობაში.
ჰისტონი H1 არის ცილების კლასი, რომელშიც ამინომჟავები განლაგებულია მსგავსი თანმიმდევრობით.
ისინი აჩვენებენ უფრო მნიშვნელოვან ქსოვილთაშორის და სახეობათაშორის ვარიაციებს. ლიზინის მნიშვნელოვანი რაოდენობა განიხილება როგორც ზოგადი თვისება, რის შედეგადაც ეს ცილები შეიძლება გამოიყოს ქრომატინისგან განზავებულ მარილიან ხსნარებში.
ყველა კლასის ჰისტონებს ახასიათებთ ძირითადი ამინომჟავების კლასტერული განაწილება: არგინინი და ლიზინი მოლეკულების ბოლოებზე.
H1 აქვს ცვლადი N-ბოლო, რომელიც ურთიერთქმედებს სხვა ჰისტონებთან, და C-ბოლო გამდიდრებულია ლიზინით, ის არის ის, ვინც ურთიერთქმედებს დნმ-თან.
ჰისტონის ცვლილებები შესაძლებელია უჯრედების სიცოცხლის განმავლობაში:
- მეთილაცია;
- აცეტილაცია.
ასეთი პროცესები იწვევს დადებითი მუხტების რაოდენობის ცვლილებას, ისინი შექცევადი რეაქციებია. როდესაც სერინის ნარჩენები ფოსფორილირდება, ჩნდება ზედმეტი უარყოფითი მუხტი. ასეთი ცვლილებები გავლენას ახდენს ჰისტონების თვისებებზე და მათ ურთიერთქმედებაში დნმ-თან. მაგალითად, როდესაც ჰისტონები აცეტილირდება, შეინიშნება გენის გააქტიურება და დეფოსფორილირება იწვევს დეკონდენსაციას და კონდენსაციას.ქრომატინი.
სინთეზის მახასიათებლები
პროცესი ხდება ციტოპლაზმაში, შემდეგ ის ტრანსპორტირდება ბირთვში, უკავშირდება დნმ-ს მისი რეპლიკაციის დროს S-პერიოდში. უჯრედის მიერ დნმ-ის სინთეზის შეწყვეტის შემდეგ, ინფორმაციის ჰისტონის რნმ იშლება რამდენიმე წუთში, სინთეზის პროცესი ჩერდება.
დაყოფა ჯგუფებად
არსებობს სხვადასხვა ტიპის არაჰისტონის ცილები. მათი ხუთ ჯგუფად დაყოფა პირობითია, იგი ეფუძნება შინაგან მსგავსებას. გამორჩეული თვისებების მნიშვნელოვანი რაოდენობა გამოვლენილია მაღალ და ქვედა ევკარიოტულ ორგანიზმებში.
მაგალითად, ქვედა ხერხემლიანი ორგანიზმების ქსოვილებისთვის დამახასიათებელი H1-ის ნაცვლად გვხვდება ჰისტონი H5, რომელიც შეიცავს უფრო მეტ სერინს და არგინინს.
ასევე არის სიტუაციები, რომლებიც დაკავშირებულია ევკარიოტებში ჰისტონური ჯგუფების ნაწილობრივ ან სრულ არარსებობასთან.
ფუნქციონალობა
მსგავსი ცილები აღმოჩენილია ბაქტერიებში, ვირუსებში, მიტოქონდრიებში. მაგალითად, E. coli-ში, უჯრედში აღმოჩნდა ცილები, რომელთა ამინომჟავის შემადგენლობა ჰისტონების მსგავსია.
არაჰისტონური ქრომატინის ცილები ასრულებენ მნიშვნელოვან ფუნქციებს ცოცხალ ორგანიზმებში. ნუკლეოსომების იდენტიფიკაციამდე გამოიყენებოდა ორი ჰიპოთეზა ასეთი ცილების ფუნქციურ მნიშვნელობასთან, მარეგულირებელ და სტრუქტურულ როლთან დაკავშირებით.
დადგინდა, რომ როდესაც იზოლირებულ ქრომატინს ემატება რნმ პოლიმერაზა, მიიღება ტრანსკრიფციის პროცესის შაბლონი. მაგრამ მისი აქტიურობა შეფასებულიაამის მხოლოდ 10 პროცენტია სუფთა დნმ-ისთვის. ის იზრდება ჰისტონური ჯგუფების მოცილებასთან ერთად და მათი არარსებობის შემთხვევაში არის მაქსიმალური მნიშვნელობა.
ეს მიუთითებს, რომ ჰისტონების მთლიანი შემცველობა გაძლევთ საშუალებას აკონტროლოთ ტრანსკრიფციის პროცესი. ჰისტონების ხარისხობრივი და რაოდენობრივი ცვლილებები გავლენას ახდენს ქრომატინის აქტივობაზე, მისი კომპაქტურობის ხარისხზე.
ჰისტონების მარეგულირებელი მახასიათებლების სპეციფიკის საკითხი სხვადასხვა უჯრედებში სპეციფიკური mRNAs სინთეზის დროს ბოლომდე არ არის შესწავლილი.
სუფთა დნმ-ის შემცველ ხსნარებში ჰისტონური ფრაქციის თანდათანობით დამატებისას, ნალექი შეინიშნება DNP კომპლექსის სახით. როდესაც ჰისტონები ამოღებულია ქრომატინის ხსნარიდან, ხდება სრული გადასვლა ხსნად ბაზაზე.
არაჰისტონის ცილების ფუნქციები არ შემოიფარგლება მხოლოდ მოლეკულების აგებით, ისინი ბევრად უფრო რთული და მრავალმხრივია.
ნუკლეოსომების სტრუქტურული მნიშვნელობა
პირველ ელექტრომიკროსკოპიულ და ბიოქიმიურ კვლევებში დადასტურდა, რომ DPN პრეპარატებში არის ძაფისებრი სტრუქტურები, რომელთა დიამეტრი 5-50 ნმ დიაპაზონშია. ცილის მოლეკულების სტრუქტურის შესახებ იდეების გაუმჯობესებით, შესაძლებელი გახდა იმის გარკვევა, რომ არსებობს პირდაპირი კავშირი ქრომატინის ფიბრილის დიამეტრსა და წამლის იზოლაციის მეთოდს შორის.
მიტოზური ქრომოსომების თხელ მონაკვეთებზე და ინტერფაზურ ბირთვებზე, გლუტარალდეჰიდის გამოვლენის შემდეგ, აღმოჩენილია ქრომირებული ფიბრილები, რომელთა სისქე არის 30 ნმ.
ფიბრილებს აქვთ მსგავსი ზომებიქრომატინი მათი ბირთვების ფიზიკური ფიქსაციის შემთხვევაში: გაყინვის, ჩიპის, მსგავსი პრეპარატების რეპლიკების აღებისას.
ქრომატინის არაჰისტონის ცილები აღმოაჩინეს ორი განსხვავებული გზით ქრომატინის ნაწილაკების ნუკლეოსომების მიერ.
კვლევა
როდესაც ქრომატინის პრეპარატები დეპონირდება ელექტრონულ მიკროსკოპის სუბსტრატზე ტუტე პირობებში, უმნიშვნელო იონური სიძლიერით, მიიღება ქრომატინის ძაფები მძივების მსგავსი. მათი ზომა არ აღემატება 10 ნმ-ს, ხოლო გლობულები ერთმანეთთან არის დაკავშირებული დნმ-ის სეგმენტებით, რომელთა სიგრძე არ აღემატება 20 ნმ. დაკვირვების დროს შესაძლებელი გახდა კავშირის დამყარება დნმ-ის სტრუქტურასა და დაშლის პროდუქტებს შორის.
საინტერესო ინფორმაცია
არაჰისტონის ცილები შეადგენს ქრომატინის ცილების დაახლოებით ოცი პროცენტს. ისინი პროტეინებია (გარდა მათგან, რომლებიც გამოიყოფა ქრომოსომებით). არაჰისტონის ცილები წარმოადგენს ცილების გაერთიანებულ ჯგუფს, რომელიც განსხვავდება ერთმანეთისგან არა მხოლოდ თვისებებით, არამედ ფუნქციური მნიშვნელობითაც.
მათი უმეტესობა ეხება ბირთვული მატრიქსის ცილებს, რომლებიც გვხვდება როგორც ინტერფაზური ბირთვების შემადგენლობაში, ასევე მიტოზურ ქრომოსომებში.
არაჰისტონის ცილები შეიძლება შეიცავდეს დაახლოებით 450 ცალკეულ პოლიმერს სხვადასხვა მოლეკულური მასით. ზოგიერთი მათგანი წყალში ხსნადია, ზოგი კი მჟავე ხსნარებში. დენატური აგენტების თანდასწრებით მიმდინარე დისოციაციის ქრომატინთან კავშირის მყიფეობის გამო, მნიშვნელოვანი პრობლემებია ამ ცილის მოლეკულების კლასიფიკაციასა და აღწერაში.
არაჰისტონის ცილები არის მარეგულირებელი პოლიმერები,მასტიმულირებელი ტრანსკრიფცია. ასევე არსებობს ამ პროცესის ინჰიბიტორები, რომლებიც დნმ-ის სპეციფიკურ თანმიმდევრობით აკავშირებენ.
არაჰისტონური ცილები ასევე შეიძლება შეიცავდეს ნუკლეინის მჟავების მეტაბოლიზმში ჩართულ ფერმენტებს: რნმ და დნმ მეთილაზებს, დნაზებს, პოლიმერაზებს, ქრომატინის ცილებს.
ბევრი მსგავსი პოლიმერული ნაერთების გარემო ითვლება ყველაზე შესწავლილ არაჰისტონის ცილებად მაღალი მობილურობით. მათ ახასიათებთ კარგი ელექტროფორეზული მობილურობა, მოპოვება ჩვეულებრივი მარილის ხსნარში.
HMG ცილები მოდის ოთხ ტიპად:
- HMG-2 (მ.წ.=26000),
- HMG-1 (მ.წ.=25500),
- HMG-17 (მ.წ.=9247),
- HMG-14 (მ.წ.=100,000).
ასეთი სტრუქტურების ცოცხალი უჯრედი შეიცავს ჰისტონების მთლიანი რაოდენობის არაუმეტეს 5%-ს. ისინი განსაკუთრებით ხშირია აქტიურ ქრომატინში.
HMG-2 და HMG-1 პროტეინები არ შედის ნუკლეოსომებში, ისინი უკავშირდებიან მხოლოდ დნმ-ის დამაკავშირებელ ფრაგმენტებს.
პროტეინებს HMG-14 და HMG-17 შეუძლიათ დაუკავშირდნენ ნუკლეოსომების გულის მსგავს პოლიმერებს, რის შედეგადაც იცვლება DNP ფიბრილების შეკრების დონე, ისინი უფრო ხელმისაწვდომი გახდებიან რნმ პოლიმერაზასთან რეაქციისთვის. ასეთ სიტუაციაში HMG ცილები ასრულებენ ტრანსკრიპციული აქტივობის რეგულატორების როლს. აღმოჩნდა, რომ ქრომატინის ფრაქცია, რომელსაც აქვს გაზრდილი მგრძნობელობა DNase I-ის მიმართ, გაჯერებულია HMG ცილებით.
დასკვნა
ქრომატინის სტრუქტურული ორგანიზაციის მესამე დონე არის დნმ-ის მარყუჟის დომენები. კვლევის დროს აღმოჩნდა, რომ მხოლოდქრომოსომული ელემენტარული კომპონენტების პრინციპის გაშიფვრისას, ძნელია ქრომოსომების სრული სურათის მიღება მიტოზში, ინტერფაზაში.
მაქსიმალური სპირალიზაციის გამო მიიღწევა
დნმ-ის გამკვრივება 40-ჯერ. ეს საკმარისი არ არის ქრომოსომების ზომისა და მახასიათებლების შესახებ რეალური წარმოდგენის მისაღებად. ლოგიკურად შეიძლება დავასკვნათ, რომ დნმ-ის შეკრების კიდევ უფრო მაღალი დონე უნდა იყოს, რომლის დახმარებითაც შესაძლებელი იქნებოდა ქრომოსომების ცალსახად დახასიათება.
მეცნიერებმა შეძლეს ქრომატინის ორგანიზაციის მსგავსი დონის აღმოჩენა მისი ხელოვნური დეკონდენსაციის შედეგად. ასეთ სიტუაციაში, სპეციფიკური ცილები დაუკავშირდება დნმ-ის გარკვეულ მონაკვეთებს, რომლებსაც აქვთ დომენები ასოციაციის ადგილებში.
დნმ-ის მარყუჟის შეფუთვის პრინციპი ასევე აღმოაჩინეს ევკარიოტულ უჯრედებში.
მაგალითად, თუ იზოლირებული ბირთვები დამუშავდება სუფრის მარილის ხსნარით, ბირთვის მთლიანობა შენარჩუნდება. ეს სტრუქტურა გახდა ცნობილი როგორც ნუკლეოტიდი. მისი პერიფერია მოიცავს დახურული დნმ მარყუჟების მნიშვნელოვან რაოდენობას, რომელთა საშუალო ზომაა 60 კბ.
ქრომომერების მოსამზადებელი იზოლაციით, რასაც მოჰყვება მათგან ჰისტონების ამოღება, ელექტრონული მიკროსკოპის ქვეშ ხილული იქნება როზეტის მსგავსი სტრუქტურები. მარყუჟების რაოდენობა ერთ სოკეტში არის 15-დან 80-მდე, დნმ-ის მთლიანი სიგრძე აღწევს 50 მიკრონს.
პროტეინის მოლეკულების სტრუქტურისა და ძირითადი ფუნქციური მახასიათებლების შესახებ იდეები, მიღებული ექსპერიმენტული საქმიანობის დროს, საშუალებას აძლევს მეცნიერებს შეიმუშაონ წამლები, შექმნან ინოვაციურიგენეტიკური დაავადებების წინააღმდეგ ეფექტური ბრძოლის მეთოდები.
