히스톤 세포핵의 일부입니다. 그들의 존재는 단세포 유기체 (박테리아)와 다세포 유기체 (인간, 동물 또는 식물)를 구별하는 특징입니다. 히스톤과 유사한 단백질을 가진 박테리아 균주는 거의 없습니다. 진화는 유전 물질이라고도 알려진 매우 긴 DNA 사슬을 고등 생물의 세포에서 더 좋고 효과적으로 수용하기 위해 히스톤을 생성했습니다. 인간 게놈이 풀리면 세포가있는 세포 단계에 따라 길이가 약 1-2m가되기 때문입니다.
히스톤이란 무엇입니까?
보다 고도로 발달 된 유기체에서 히스톤은 세포핵에서 발생하며 양전하를 띤 아미노산 (특히 라이신과 아르기닌)의 비율이 높습니다. 히스톤 단백질은 H1, H2A, H2B, H3 및 H4의 다섯 가지 주요 그룹으로 나뉩니다. 네 그룹 H2A, H2B, H3 및 H4의 아미노산 서열은 서로 다른 생물간에 거의 다르지 않지만 연결 히스톤 인 H1에 대해서는 더 많은 차이가 있습니다. 새의 핵을 포함하는 적혈구의 경우 H1은 H5라는 또 다른 주요 히스톤 그룹으로 완전히 대체되었습니다.
대부분의 히스톤 단백질에서 서열의 큰 유사성은 대부분의 유기체에서 DNA의 "패키징"이 동일한 방식으로 발생하고 결과로 생성되는 3 차원 구조가 히스톤의 기능에 동일하게 효과적이라는 것을 의미합니다. 진화 과정에서 히스톤의 발달은 매우 일찍 일어 났고 포유류 나 인간이 출현하기 전에도 유지되어야합니다.
해부학 및 구조
세포의 개별 염기 (뉴클레오타이드라고 함)로부터 새로운 DNA 사슬이 형성되 자마자 "포장"되어야합니다. 이를 위해 히스톤 단백질이 이량 체화되어 각각 두 개의 사량 체를 형성합니다. 마지막으로, 히스톤 코어는 히스톤 8 량체라는 두 개의 4 량체로 구성되며, 그 주위에 DNA 가닥이 둘러싸여 부분적으로 침투합니다. 따라서 히스톤 8 량체는 꼬인 DNA 가닥 내의 3 차원 구조에 위치합니다.
주변에 DNA가있는 8 개의 히스톤 단백질은 뉴 클레오 솜의 전체 복합체를 형성합니다. 두 뉴 클레오 솜 사이의 DNA 영역을 링커 DNA라고하며 약 20-80 개의 뉴클레오타이드를 포함합니다. 링커 DNA는 DNA가 히스톤 8 량체에 "들어가고" "나가는"역할을합니다. 따라서 뉴 클레오 솜은 약 146 개의 뉴클레오타이드, 링커 DNA 부분 및 8 개의 히스톤 단백질로 구성되어 146 개의 뉴클레오타이드가 히스톤 옥타 머 주위에 1.65 배 래핑됩니다.
더욱이 각 뉴 클레오 솜은 H1 분자와 연관되어있어 DNA의 진입 점과 출구가 연결 히스톤에 의해 결합되어 DNA의 압축성이 증가합니다. 뉴 클레오 솜의 직경은 약 10 ~ 30nm이며, 많은 뉴 클레오 솜은 전자 현미경으로 보면 진주 줄처럼 보이는 긴 DNA 히스톤 사슬 인 염색질을 형성합니다. 뉴 클레오 솜은 끈과 같은 DNA로 둘러싸여 있거나 연결된 "진주"입니다.
다수의 비 히스톤 단백질은 개별 뉴 클레오 좀 또는 전체 염색질의 형성을 지원하며, 이는 세포가 분열 될 때 궁극적으로 개별 염색체를 형성합니다. 염색체는 염색질의 최대 압축 유형이며 세포의 핵 분열 중에 광학 현미경으로 인식 할 수 있습니다.
기능 및 작업
위에서 언급했듯이 히스톤은 양전하를 띤 염기성 단백질이므로 정전 기적 인력을 통해 음전하를 띤 DNA와 상호 작용합니다. DNA는 히스톤 8 량체 주위를 "포장"하여 DNA가 더욱 조밀 해지고 각 세포의 핵에 맞습니다. H1은 더 높은 수준의 염색질 구조를 압축하는 기능을 가지고 있으며 대부분 전사를 방지하여 번역, 즉 mRNA를 통해이 DNA 부분이 단백질로 번역되는 것을 방지합니다.
세포가 "휴식"(간기) 또는 분열 중인지 여부에 따라 염색질은 덜 또는 더 강하게 응축됩니다. 간기에서 염색질의 많은 부분은 덜 응축되어 mRNA로 전사 될 수 있습니다. 즉, 읽혀지고 나중에 단백질로 번역 될 수 있습니다. 히스톤은 주변에있는 개별 유전자의 유전자 활동을 조절하고 mRNA 가닥의 전사와 생성을 허용합니다.
세포가 분열하기 시작하면 DNA는 단백질로 번역되지 않고 생성 된 두 딸 세포 사이에 고르게 분포됩니다. 따라서 염색질은 히스톤에 의해 강하게 응축되고 추가로 안정화됩니다. 염색체는 가시적으로 나타나고 다른 많은 비 히스톤 단백질의 도움으로 새로 출현하는 세포에 분포 할 수 있습니다.
질병
히스톤은 새로운 생명체의 창조에 필수적입니다. 히스톤 유전자의 돌연변이로 인해 하나 이상의 히스톤 단백질이 형성 될 수없는 경우,이 유기체는 생존 할 수 없으며 추가 발달이 조기에 중단됩니다. 이것은 주로 히스톤의 높은 시퀀스 보존 때문입니다.
그러나 다양한 악성 뇌종양을 가진 어린이와 성인의 경우 종양 세포의 다양한 히스톤 유전자에서 돌연변이가 발생할 수 있다는 사실이 한동안 알려져 왔습니다. 히스톤 유전자의 돌연변이는 소위 교종에서 무엇보다도 설명되었습니다. 길쭉한 염색체 꼬리도이 종양에서 발견되었습니다. 텔로미어라고 불리는 염색체의 끝 부분은 일반적으로 염색체의 수명을 담당합니다. 이러한 맥락에서, 히스톤 돌연변이를 가진 종양의 길쭉한 텔로미어는 이러한 퇴행 된 세포에 생존 이점을 제공하는 것으로 보입니다.
한편, 다양한 히스톤 유전자에 돌연변이가있어 조절 작업을 수행하지 않거나 제대로 수행하지 못하는 돌연변이 된 히스톤 단백질을 생성하는 다른 유형의 암이 알려져 있습니다. 이러한 발견은 현재 특히 악성 및 공격적인 종양에 대한 치료 형태를 개발하는 데 사용되고 있습니다.
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