histoner

histoner er en del av cellekjernene. Deres tilstedeværelse er et kjennetegn mellom encellede organismer (bakterier) og flercellede organismer (mennesker, dyr eller planter). Svært få bakteriestammer har proteiner som ligner histoner. Evolusjon har produsert histoner for å imøtekomme den svært lange DNA-kjeden, også kjent som genetisk materiale, bedre og mer effektivt i cellene til høyere levende ting. For hvis menneskets genom ble avviklet, ville det være ca. 1-2 m langt, avhengig av celletrinnet som en celle er i.

Hva er histoner?

I mer høyt utviklede organismer forekommer histoner i cellekjernene og har en høy andel positivt ladede aminosyrer (spesielt lysin og arginin). Histonproteiner er delt inn i fem hovedgrupper - H1, H2A, H2B, H3 og H4. Aminosyresekvensene i de fire gruppene H2A, H2B, H3 og H4 skiller seg knapt mellom forskjellige levende vesener, mens det er flere forskjeller for H1, en forbindende histon. Når det gjelder de kjernen som inneholder røde blodceller fra fugler, er H1 til og med blitt erstattet av en annen hovedhistongruppe, kalt H5.

Den store likheten mellom sekvensene i de fleste histonproteiner betyr at i de fleste organismer foregår "emballasjen" av DNAet på samme måte og den resulterende tredimensjonale strukturen er like effektiv for histonenes funksjon. I løpet av evolusjonen må utviklingen av histoner ha skjedd veldig tidlig og må ha blitt opprettholdt allerede før pattedyr eller mennesker dukket opp.

Anatomi og struktur

Så snart en ny DNA-kjede dannes fra individuelle baser (kalt nukleotider) i en celle, må den "pakkes". For dette formål dimeriserer histonproteiner, som da danner to tetramere. Til slutt består en histonkjerne av to tetramere, histonoktamer, som DNA-strengen er pakket rundt og delvis trenger gjennom. Histonoktamer er således lokalisert i den tredimensjonale strukturen i den vridde DNA-strengen.

De åtte histonproteinene med DNAet rundt seg danner hele komplekset til et nukleosom. Området med DNA mellom to nukleosomer kalles linker-DNA og omfatter rundt 20-80 nukleotider. Linker-DNA er ansvarlig for at DNA "kommer inn" og "forlater" histonoktamer. Et nukleosom består således av ca. 146 nukleotider, en linker-DNA-del og åtte histonproteiner, slik at de 146 nukleotidene vikler seg 1,65 ganger rundt histonoktamer.

Videre er hvert nukleosom assosiert med et H1-molekyl, slik at inngangs- og utgangspunktene til DNA holdes sammen av den forbindende histon og kompaktheten til DNAet øker. Et nukleosom har en diameter på rundt 10-30 nm. Mange nukleosomer danner kromatin, en lang DNA-histonkjede som ser ut som en streng med perler under elektronmikroskopet. Nukleosomene er "perlene" som er omringet eller koblet sammen av det strenglignende DNA.

Et antall ikke-histonproteiner støtter dannelsen av de individuelle nukleosomer eller den av hele kromatinet, som til slutt danner de individuelle kromosomene når en celle skal dele seg. Kromosomer er den maksimale typen komprimering av kromatin og kan gjenkjennes ved lysmikroskopi under kjernedelingen av en celle.

Funksjon & oppgaver

Som nevnt ovenfor, er histoner basale proteiner med en positiv ladning, så de interagerer med negativt ladet DNA gjennom elektrostatisk tiltrekning. DNAet "vikles" rundt histonoktamerene slik at DNAet blir mer kompakt og passer inn i kjernen til hver celle. Hl har funksjonen til å komprimere den superordinerte kromatinstrukturen og forhindrer for det meste transkripsjon og dermed translasjon, dvs. oversettelsen av denne DNA-delen til proteiner via et mRNA.

Avhengig av om cellen "hviler" (interfase) eller deler seg, blir kromatinet mindre eller sterkere kondensert, dvs. pakket. I mellomfasen er store deler av kromatinet mindre kondensert og kan derfor bli transkribert til mRNA, dvs. lest og senere oversatt til proteiner. Histoner regulerer genaktiviteten til individuelle gener i deres nærhet og tillater transkripsjon og dannelse av mRNA-tråder.

Når en celle begynner å dele seg, blir ikke DNA oversatt til proteiner, men fordelt jevnt mellom de to dattercellene som er opprettet. Kromatinet blir derfor sterkt kondensert og stabilisert i tillegg av histonene. Kromosomene blir synlige og kan distribueres til de nyoppståtte cellene ved hjelp av mange andre ikke-histonproteiner.

Sykdommer

Histoner er viktige for å skape et nytt levende vesen. Hvis det på grunn av mutasjoner i histongenene ikke kan dannes ett eller flere av histonproteinene, er denne organismen ikke levedyktig og videreutvikling stoppes for tidlig. Dette skyldes hovedsakelig høysekvensbevaring av histoner.

Imidlertid har det vært kjent i noen tid at hos barn og voksne med forskjellige ondartede hjernesvulster, kan mutasjoner forekomme i de forskjellige histongenene i tumorcellene. Mutasjoner i histonegenene er beskrevet over alle i såkalte gliomer. Langstrakte kromosomhaler er også blitt oppdaget i disse svulstene. Disse endeseksjonene av kromosomene, kalt telomerer, er normalt ansvarlige for kromosomens levetid. I denne sammenhengen ser det ut til at de langstrakte telomerer i svulstene med histonmutasjoner gir disse degenererte cellene en overlevelsesfordel.

I mellomtiden er andre typer kreft kjent som har mutasjoner i de forskjellige histongenene og dermed produserer muterte histonproteiner som ikke eller bare dårlig utfører sine reguleringsoppgaver. Disse funnene brukes for tiden til å utvikle former for terapi for spesielt ondartede og aggressive svulster.