هیستون ها جز component هسته سلول ها هستند. وجود آنها وجه تمایز موجودات تک سلولی است (باکتری) و ارگانیسم های چند سلولی (انسان ، حیوان یا گیاهان). فقط تعداد کمی از سویه های باکتریایی در اختیار دارند پروتئین ها که شبیه هیستون هستند. تکامل هیستون تولید کرده است تا زنجیره DNA بسیار طولانی ، که به آن ماده ژنتیکی نیز گفته می شود ، در سلولهای موجودات بالاتر بهتر و م effectivelyثرتر جای گیرد. این بدان دلیل است که اگر ژنوم انسان از هم جدا شده باشد ، بسته به اینکه سلول در کدام مرحله سلول قرار دارد ، در کل حدود 1-2 متر طول خواهد داشت.
هیستون چیست؟
در ارگانیسم هایی که از رشد بالاتری برخوردارند ، هیستون ها در هسته سلول ها یافت می شوند و دارای بار مثبت هستند اسیدهای آمینه (به طور عمده لیزین و آرژینین) هیستون پروتئین ها به پنج گروه اصلی تقسیم می شوند - H1 ، H2A ، H2B ، H3 و H4. بین ارگانیسم های مختلف ، توالی اسیدهای آمینه چهار گروه H2A ، H2B ، H3 و H4 تفاوت کمی دارند ، در حالی که اختلافات بیشتری برای H1 ، هیستون پیوند دهنده وجود دارد. به رنگ قرمز هسته دار خون سلولهای پرندگان ، H1 حتی به طور کامل با یک گروه عمده هیستونی دیگر به نام H5 جایگزین می شود. درجه بالای شباهت توالی در بیشتر هیستون ها پروتئین ها به این معنی است که در اکثر ارگانیسم ها "بسته بندی" DNA به همان ترتیب اتفاق می افتد و ساختار سه بعدی حاصل برای عملکرد هیستون به همان اندازه موثر است. بنابراین ، در طی تکامل ، توسعه هیستون ها باید خیلی زود اتفاق افتاده باشد و به همین ترتیب ، حتی قبل از تکامل پستانداران یا انسان ، حفظ شود.
آناتومی و ساختار
هنگامی که یک زنجیره DNA جدید از فرد است پایگاه (به نام نوکلئوتیدها) در یک سلول تشکیل می شود ، باید "بسته بندی" شود. برای انجام این کار ، پروتئین های هیستون کم رنگ می شوند ، سپس هر کدام از آنها دو تترامر را تشکیل می دهند. سرانجام ، یک هسته هیستونی از دو تترامر تشکیل شده است ، اکتامر هیستون ، که رشته DNA در اطراف آنها پیچیده و تا حدی نفوذ می کند. بنابراین ، اکتامر هیستون در ساختار سه بعدی درون رشته DNA پیچیده قرار دارد. هشت پروتئین هیستونی با DNA در اطراف آنها مجموعه کلی یک نوکلئوزوم را تشکیل می دهند. منطقه DNA بین دو نوکلئوزوم DNA پیوند دهنده نامیده می شود و حدود 20-80 نوکلئوتید را شامل می شود. Linker DNA مسئول "ورود" و "خروج" DNA به هشتمر هیستون است. بنابراین ، یک نوکلئوزوم تقریباً از 146 نوکلئوتید ، یک بخش DNA پیوند دهنده و هشت پروتئین هیستون تشکیل شده است ، به طوری که 146 نوکلئوتید 1.65 بار به دور اکتامر هیستون می پیچد. بعلاوه ، هر نوکلئوزوم با یک مولکول H1 در ارتباط است ، به طوری که مکانهای ورود و خروج DNA توسط هیستون پیوند دهنده با هم نگه داشته می شود و باعث افزایش فشردگی DNA می شود. قطر نوکلئوزوم در حدود 10 -30 نانومتر است. تعداد زیادی نوکلئوزوم تشکیل می شود کروماتین، یک زنجیره طولانی DNA-هیستونی که مانند یک رشته مهره در زیر میکروسکوپ الکترونی به نظر می رسد. نوکلئوزوم ها "مهره هایی" هستند که توسط DNA رشته ای احاطه شده یا به هم متصل می شوند. تعداد کمی پروتئین غیر هیستونی از تشکیل نوکلئوزومهای منفرد یا کل آن پشتیبانی می کند کروماتین، که در نهایت فرد را تشکیل می دهد کروموزوم وقتی یک سلول تقسیم می شود کروموزوم حداکثر نوع چگالش هستند کروماتین و در طی تقسیم هسته ای سلول توسط میکروسکوپ نوری قابل مشاهده هستند.
عملکرد و وظایف
همانطور که در بالا ذکر شد ، هیستون ها پروتئین های اساسی با بار مثبت هستند ، بنابراین با جاذبه الکترواستاتیک با DNA دارای بار منفی ارتباط برقرار می کنند. DNA اکتامرهای هیستون را "به دور خود می پیچد" به طوری که DNA فشرده شده و درون هسته هر سلول قرار می گیرد. در این فرآیند ، H1 وظیفه فشرده سازی ساختار کروماتین فوق العاده را دارد و معمولاً از رونویسی و در نتیجه ترجمه جلوگیری می کند ، یعنی ترجمه این قسمت DNA به پروتئین ها از طریق mRNA. بسته به اینکه سلول در حال "استراحت" (بین فاز) باشد یا در حال تقسیم باشد ، کروماتین کمتر یا بیشتر متراکم شده است ، یعنی بسته بندی شده است. در اینترفاز ، بخشهای زیادی از کروماتین کمتر متراکم شده و بنابراین می تواند به mRNA ها رونویسی شود ، یعنی خوانده شود و بعداً به پروتئین تبدیل شود. بنابراین ، هیستون ها تنظیم می کنند ژن فعالیت ژنهای فردی در مجاورت آنها و اجازه رونویسی و تشکیل رشتههای mRNA را می دهد. وقتی سلول وارد تقسیم سلولی می شود ، DNA به پروتئین ترجمه نمی شود ، بلکه به طور مساوی بین دو سلول دختری که تشکیل می شوند توزیع می شود. بنابراین ، کروماتین بسیار متراکم شده و علاوه بر این توسط هیستون ها تثبیت می شود کروموزوم قابل مشاهده شده و می تواند با کمک بسیاری از پروتئین های غیر هیستون دیگر در سلول های تازه تشکیل شده توزیع شود.
بیماری
هیستون ها در شکل گیری یک موجود زنده جدید ضروری هستند. اگر به دلیل جهش در ژن های هیستون ، یک یا چند پروتئین هیستون نتواند تشکیل شود ، آن ارگانیسم زنده نیست و رشد بیشتر آن زودرس خاتمه می یابد. این عمدتا به دلیل حفظ توالی بالای هیستون ها است. با این حال ، مدتی است که شناخته شده است که در کودکان و بزرگسالان با انواع مختلف بدخیم مغز تومورها ، جهش می تواند در ژنهای مختلف هیستون سلولهای تومور رخ دهد. مخصوصاً در اصطلاح گلیوما، جهش در ژن های هیستون توصیف شده است. همچنین ، قطعات انتهایی کروموزوم کشیده در این تومورها کشف شده است. اینها ، تلومرها، بخشهای انتهایی کروموزومها بطور معمول مسئول طول عمر کروموزومها هستند. در این زمینه ، به نظر می رسد که کشیده است تلومرها در تومورهای دارای جهش هیستونی به این سلولهای منحط یک مزیت زنده ماندن می دهد. در همین حال ، انواع دیگر سرطان شناخته شده است که جهش در ژنهای مختلف هیستون دارند و بنابراین پروتئینهای هیستون جهش یافته تولید می کنند که وظایف نظارتی خود را انجام نمی دهند یا این کار را فقط ضعیف انجام می دهند. این یافته ها در حال حاضر برای توسعه اشکال استفاده می شود درمان برای تومورهای خاص بدخیم و تهاجمی نیز وجود دارد.
