Гистон бус уургийн үүрэг, бие махбод дахь ач холбогдлыг авч үзье. Энэ сэдэв нь онцгой анхаарал татаж байгаа бөгөөд нарийвчилсан судлах шаардлагатай.
Гол хроматин уураг
Гистон ба гистон бус уураг нь ДНХ-тэй шууд холбогддог. Интерфазын болон митозын хромосомын бүтцэд гүйцэтгэх үүрэг нь нэлээд том бөгөөд генетикийн мэдээллийг хадгалах, түгээх үүрэгтэй.
Ийм үйл ажиллагааг гүйцэтгэхдээ урт ДНХ молекулуудыг тодорхой дарааллаар байрлуулах боломжийг олгодог тодорхой бүтцийн суурьтай байх шаардлагатай. Энэ үйлдэл нь РНХ-ийн синтез болон ДНХ-ийн репликацын давтамжийг хянах боломжийг олгоно.
Түүний фаз хоорондын цөм дэх концентраци нь 100 мг/мл. Нэг хөхтөн амьтны цөм нь ойролцоогоор 10 микрон диаметртэй бөмбөрцөг цөмд байрлах 2 м орчим ДНХ агуулдаг.
Уургийн бүлгүүд
Олон янз байдлыг үл харгалзан хоёр бүлгийг ялгах нь заншилтай байдаг. Гистон ба гистон бус уургийн үйл ажиллагаа нь тодорхой ялгаатай байдаг. Бүх хроматин уургийн 80 орчим хувь нь гистон юм. Тэд ДНХ-тэй ион ба давсны холбоогоор харилцан үйлчилдэг.
Хроматины гистон ба гистон бус уураг их хэмжээгээр агуулагддаг хэдий чӨчүүхэн олон төрлийн уургаар төлөөлдөг эукариот эсүүд нь ойролцоогоор 5-7 төрлийн гистон молекулыг агуулдаг.
Хромосом дахь гистон бус уургууд нь ихэвчлэн өвөрмөц байдаг. Тэд зөвхөн ДНХ молекулын тодорхой бүтэцтэй харилцан үйлчилдэг.
Гистоны онцлогууд
Хромосом дахь гистон ба гистон бус уургууд ямар үүрэг гүйцэтгэдэг вэ? Гистонууд нь ДНХ-тэй молекулын цогцолбор хэлбэрээр холбогддог бөгөөд тэдгээр нь ийм системийн дэд нэгжүүд юм.
Гистонууд нь зөвхөн хроматины шинж чанартай уураг юм. Тэд организмд тодорхой функцийг гүйцэтгэх боломжийг олгодог тодорхой шинж чанартай байдаг. Эдгээр нь шүлтлэг эсвэл үндсэн уураг бөгөөд аргинин, лизин зэрэг өндөр агууламжтай байдаг. Амин бүлгүүдийн эерэг цэнэгийн улмаас ДНХ-ийн фосфатын бүтцэд эсрэг цэнэгтэй электростатик эсвэл давсны холбоо үүсдэг.
Энэ холбоо нь нэлээд тогтворгүй, амархан устаж, гистон болон ДНХ-д задралд ордог. Хроматин нь нарийн төвөгтэй нуклейн-уургийн нэгдэл гэж тооцогддог бөгөөд дотор нь өндөр полимер шугаман ДНХ молекулууд, түүнчлэн их хэмжээний гистон молекулууд байдаг.
Properties
Гистонууд нь молекулын жингийн хувьд нэлээд жижиг уураг юм. Эдгээр нь бүх эукариотуудад ижил төстэй шинж чанартай байдаг бөгөөд ижил төрлийн гистоноор олддог. Жишээлбэл, H3 ба H4 төрлүүд нь аргининаар баялаг гэж тооцогддог, учир нь тэдгээр нь хангалттай хэмжээгээр агуулдагамин хүчил.
Гистоны төрөл
Иймэрхүү гистонуудыг консерватив гэж үздэг, учир нь тэдгээрт агуулагдах амин хүчлийн дараалал нь алс холын төрөл зүйлүүдэд ч адилхан байдаг.
H2A болон H2B нь дунд зэргийн лизин уураг гэж тооцогддог. Эдгээр бүлгийн өөр өөр объектууд нь анхдагч бүтэц, түүнчлэн амин хүчлийн үлдэгдлүүдийн дарааллаар зарим өөрчлөлттэй байдаг.
Гистон H1 нь амин хүчлүүд ижил төстэй дарааллаар байрладаг уургийн ангилал юм.
Тэд илүү чухал эд хоорондын болон төрөл зүйл хоорондын өөрчлөлтийг харуулдаг. Их хэмжээний лизиныг ерөнхий шинж чанар гэж үздэг бөгөөд үүний үр дүнд эдгээр уургийг хроматинаас шингэрүүлсэн давсны уусмалд салгаж болно.
Бүх ангийн гистонууд нь молекулуудын төгсгөлд байрлах аргинин ба лизин гэсэн үндсэн амин хүчлүүдийн бөөгнөрөлөөр тодорхойлогддог.
H1 нь бусад гистонуудтай харилцан үйлчлэлцдэг хувьсах N-төгсгөлтэй ба С-төгсгөл нь лизинээр баяжуулсан бөгөөд энэ нь ДНХ-тэй харьцдаг хүн юм.
Гистоны өөрчлөлтүүд эсийн амьдралын явцад боломжтой:
- метиляци;
- ацетиляци.
Ийм үйл явц нь эерэг цэнэгийн тоог өөрчлөхөд хүргэдэг бөгөөд тэдгээр нь урвуу урвал юм. Сериний үлдэгдэл фосфоржих үед илүүдэл сөрөг цэнэг гарч ирдэг. Ийм өөрчлөлт нь гистонуудын шинж чанар, ДНХ-тэй харилцан үйлчлэлд нөлөөлдөг. Жишээлбэл, гистонууд ацетилжих үед генийн идэвхжил ажиглагдаж, дефосфоризаци нь деконденсаци, конденсац үүсгэдэг.хроматин.
Синтезийн онцлогууд
Үйл явц нь цитоплазмд явагддаг ба дараа нь цөмд шилжиж, S-үе дэх репликацын явцад ДНХ-тэй холбогддог. Эсийн ДНХ-ийн нийлэгжилт зогссоны дараа мэдээллийн гистоны РНХ хэдхэн минутын дотор задарч, синтезийн үйл явц зогсдог.
Бүлэгт хуваах
Гистоны бус уураг нь янз бүрийн төрөл байдаг. Тэднийг таван бүлэгт хуваах нь нөхцөлт бөгөөд энэ нь дотоод ижил төстэй байдалд суурилдаг. Дээд болон доод эукариот организмд мэдэгдэхүйц тооны өвөрмөц шинж чанарыг тодорхойлсон.
Жишээ нь доод сээр нуруутан амьтдын эд эсийн шинж чанар болох H1-ийн оронд серин, аргининыг илүү агуулсан гистон Н5 илэрдэг.
Эукариотуудад гистоны бүлэг хэсэгчлэн эсвэл бүрэн байхгүйтэй холбоотой нөхцөл байдал бас байдаг.
Функциональ
Ижил төрлийн уураг бактери, вирус, митохондрид олддог. Жишээлбэл, E. coli-д амин хүчлийн найрлага нь гистонтой төстэй уураг эсээс олдсон.
Гистон бус хроматин уураг нь амьд организмд чухал үүрэг гүйцэтгэдэг. Нуклеосомыг тодорхойлохын өмнө эдгээр уургийн функциональ ач холбогдол, зохицуулалт, бүтцийн үүргийн талаар хоёр таамаглалыг ашигласан.
Тусгаарлагдсан хроматинд РНХ полимеразыг нэмэхэд транскрипцийн процессын загвар гарч ирдэг нь тогтоогдсон. Гэхдээ түүний үйл ажиллагааг үнэлдэгүүний ердөө 10 хувь нь цэвэр ДНХ. Энэ нь гистоны бүлгүүдийг арилгахад нэмэгддэг бөгөөд тэдгээр нь байхгүй тохиолдолд энэ нь хамгийн их утга юм.
Энэ нь гистонуудын нийт агууламж нь транскрипцийн үйл явцыг хянах боломжийг танд олгоно. Гистоны чанарын болон тоон өөрчлөлт нь хроматины идэвхжил, түүний нягтралын зэрэгт нөлөөлдөг.
Янз бүрийн эсүүдэд өвөрмөц мРНХ-ийн нийлэгжилтийн явцад гистонуудын зохицуулалтын шинж чанарын тухай асуудал бүрэн судлагдаагүй байна.
Цэвэр ДНХ агуулсан уусмалд гистоны фракцыг аажмаар нэмэхэд DNP цогцолбор хэлбэрээр хур тунадас үүсдэг. Хроматин уусмалаас гистонуудыг арилгахад уусдаг суурь болж бүрэн шилжинэ.
Гистон бус уургийн үйл ажиллагаа нь зөвхөн молекулын бүтцээр хязгаарлагдахгүй, илүү төвөгтэй, олон талт байдаг.
Нуклеосомын бүтцийн ач холбогдол
Эхний цахилгаан микроскопийн болон биохимийн судалгаагаар DPN бэлдмэлүүдэд 5-50 нм диаметртэй утаслаг бүтэц байдаг нь батлагдсан. Уургийн молекулуудын бүтцийн талаархи санаа бодлыг сайжруулснаар хроматин фибрилийн диаметр ба эмийг тусгаарлах арга хооронд шууд хамааралтай болохыг олж мэдэх боломжтой болсон.
Митозын хромосом ба интерфазын цөмийн нимгэн хэсгүүдэд глютаральдегидээр илрүүлсний дараа хромжуулсан фибрилүүд илэрсэн бөгөөд зузаан нь 30 нм байна.
Фибрил нь ижил хэмжээтэй байдагтэдгээрийн бөөмийг физикээр бэхэлсэн тохиолдолд хроматин: хөлдөөх, нунтаглах, ижил төстэй бэлдмэлээс хуулбарлах үед.
Хроматины гистон бус уурагуудыг хроматин бөөмийн нуклеосомууд хоёр өөр аргаар нээсэн.
Судалгаа
Хроматин бэлдмэлийг бага зэргийн ионы хүч чадалтай шүлтлэг нөхцөлд электрон микроскопийн субстрат дээр байрлуулахад бөмбөлгүүдийгтэй төстэй хроматин судал үүснэ. Тэдний хэмжээ 10 нм-ээс ихгүй, бөмбөлөгүүд нь ДНХ-ийн сегментүүдээр хоорондоо холбогддог бөгөөд урт нь 20 нм-ээс ихгүй байдаг. Ажиглалтын явцад ДНХ-ийн бүтэц болон задралын бүтээгдэхүүний хоорондын холбоог тогтоох боломжтой болсон.
Сонирхолтой мэдээлэл
Гистон бус уураг нь хроматин уургийн хорин хувийг бүрдүүлдэг. Эдгээр нь уураг (хромосомоор ялгардаг уурагуудаас бусад) юм. Гистон бус уургууд нь бие биенээсээ шинж чанараараа төдийгүй үйл ажиллагааны ач холбогдлоор нь ялгаатай хосолсон уургийн бүлэг юм.
Тэдгээрийн ихэнх нь фазын хоорондын цөм болон митоз хромосомын аль алинд нь байдаг цөмийн матрицын уургуудыг хэлдэг.
Гистон бус уургууд нь өөр өөр молекул жинтэй 450 орчим бие даасан полимеруудыг агуулж болно. Тэдгээрийн зарим нь усанд уусдаг бол зарим нь хүчиллэг уусмалд уусдаг. Денатуржуулагч бодис байгаа үед үргэлжилж буй диссоциацийн хроматинтай холбогдох эмзэг байдлын улмаас эдгээр уургийн молекулуудын ангилал, тодорхойлолтод ихээхэн бэрхшээл тулгардаг.
Гистон бус уураг нь зохицуулалтын полимер,транскрипцийг өдөөдөг. Мөн ДНХ дээр тодорхой дарааллаар холбогддог энэ үйл явцын дарангуйлагчид байдаг.
Гистон бус уургууд нь мөн нуклейн хүчлүүдийн солилцоонд оролцдог ферментүүдийг агуулж болно: РНХ ба ДНХ метилаза, ДНаз, полимераз, хроматин уураг.
Ижил төрлийн олон төрлийн полимер нэгдлүүдийн орчин нь хөдөлгөөн ихтэй гистон бус уурагт хамгийн их судлагдсан гэж тооцогддог. Тэдгээр нь электрофорезийн хөдөлгөөн сайтай, энгийн давсны уусмалд олборлолтоор тодорхойлогддог.
HMG уураг нь дөрвөн төрөлтэй:
- HMG-2 (m.w.=26,000),
- HMG-1 (m.w.=25,500),
- HMG-17 (m.w.=9247),
- HMG-14 (m.w.=100,000).
Ийм бүтэцтэй амьд эс нь нийт гистоны 5%-иас ихгүй хувийг агуулдаг. Тэд ялангуяа идэвхтэй хроматинд түгээмэл байдаг.
HMG-2 ба HMG-1 уургууд нь нуклеосомд ордоггүй, зөвхөн холбогч ДНХ-ийн хэсгүүдтэй холбогддог.
Уургууд HMG-14 ба HMG-17 нь нуклеосомын зүрхтэй төстэй полимеруудтай холбогдож, DNP фибрилүүдийн угсралтын түвшин өөрчлөгддөг тул РНХ полимеразатай урвалд ороход илүү хүртээмжтэй байх болно. Ийм нөхцөлд HMG уураг нь транскрипцийн үйл ажиллагааны зохицуулагчийн үүрэг гүйцэтгэдэг. DNase I-д мэдрэмтгий байдал ихэссэн хроматин фракц нь HMG уургуудаар ханасан болохыг тогтоожээ.
Дүгнэлт
Хроматины бүтцийн зохион байгуулалтын гурав дахь түвшин нь ДНХ-ийн гогцооны бүсүүд юм. Судалгааны явцад зөвхөн энэ нь тогтоогдсонХромосомын элементар бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн зарчмыг тайлж үзвэл митоз, интерфазын хромосомын бүрэн дүр зургийг олж авахад хэцүү байдаг.
ДНХ-ийн нягтралыг 40 дахин ихэсгэнэ. Энэ нь хромосомын хэмжээ, шинж чанарын талаар бодитой ойлголт авахад хангалтгүй юм. Үүнээс илүү өндөр түвшний ДНХ-ийн угсралт байх ёстой гэж логикийн хувьд дүгнэж болно, үүний тусламжтайгаар хромосомыг хоёрдмол утгагүй тодорхойлох боломжтой болно.
Эрдэмтэд хроматиныг зохиомлоор деконденсаци хийсний үр дүнд ижил түвшний хроматин зохион байгуулалтыг илрүүлж чадсан. Ийм нөхцөлд тусгай уургууд нь холбогдох газруудад домэйн бүхий ДНХ-ийн тодорхой хэсгүүдтэй холбогдоно.
ДНХ-ийн гогцоо савлах зарчмыг мөн эукариот эсүүдэд илрүүлсэн.
Жишээ нь, тусгаарлагдсан бөөмийг хоолны давсны уусмалаар эмчилвэл цөмийн бүрэн бүтэн байдал хадгалагдана. Энэ бүтэц нь нуклеотид гэж нэрлэгддэг болсон. Түүний захад дунджаар 60 кб хэмжээтэй олон тооны хаалттай ДНХ-ийн гогцоо байдаг.
Хромомеруудыг бэлдмэлээр тусгаарлаж, дараа нь тэдгээрээс гистоныг ялган авснаар электрон микроскопоор гогцоотой сарнай хэлбэртэй бүтэц харагдах болно. Нэг залгуур дахь гогцоонуудын тоо 15-аас 80 хүртэл, ДНХ-ийн нийт урт нь 50 микрон хүрдэг.
Туршилтын явцад олж авсан уургийн молекулуудын бүтэц, үндсэн функциональ шинж чанаруудын талаархи санаанууд нь эрдэмтдэд эм боловсруулах, шинэлэг зүйлийг бий болгох боломжийг олгодог.удамшлын өвчинтэй үр дүнтэй тэмцэх аргууд.
