Co jsou histony?

Histony jsou struktury v eukaryotických buňkách a některé jednobuněčné mikroorganismy kmene Euryarchaeota, které slouží jako cívky, kolem kterých se velmi úzce ovinuje deoxyribonukleová kyselina (DNA). Bez zachování prostoru, které histony umožňují, by buňky nemohly obsahovat svou vlastní DNA. Histony také hrají důležitou roli v genové expresi tím, že umožňují nebo brání přístupu molekul DNA aktivních pro transkripci. Třetím úkolem je udržovat strukturální integritu DNA a mnohem většího chromozomu.

Látky, které obsahují histony, jsou proteiny, které se mezi jednotlivými druhy málo liší. Nejběžnější proteiny se nazývají H1 / H5, H2A, H2B, H3 a H4. DNA je úzce vázána na histony přitažlivostí mezi postranními skupinami histonových proteinů a DNA. Tato atraktivní síla je modifikována přidáním acetylových nebo methylových skupin k několika lysinovým nebo argininovým aminokyselinám poblíž konce proteinů H3 a H4. Zpřísnění nebo uvolnění řetězce DNA má za následek, že geny jsou přístupné nebo nepřístupné, známé jako zapnutí nebo vypnutí genu.

Ve většině buněk, bez ohledu na zdroj, osm histonových proteinů, sestávajících ze dvou z H2A, H2B, H3 a H4, tvoří oktetovou strukturu. Přibližně 146 párů bází DNA se ovinuje kolem struktury oktetu téměř dvakrát za vzniku „nukleozomu“. Krátká smyčka DNA, stabilizovaná proteinem H1 nebo jeho analogem H5, vede k dalšímu nukleosomu, který vytváří strukturu, která je často charakterizována jako „kuličky na provázku“. Nukleozomy a jejich spojující se části DNA tvoří pevné spirály, se šesti nukleosomy za tah, aby vytvořily tzv. Chromatinová vlákna. Vlákna se spojí a vytvoří chromozom.

Histonové proteiny H2A, H2B, H3 a H4 mají relativně nízkou molekulovou hmotnost, skládající se ze 120 až 135 aminokyselin na molekulu proteinu. Histony H1 / H5 jsou mnohem delší a dávají nukleosomům strukturální rámec, podobně jako ocelová tyč spojující řadu disků. V lidských buňkách, pokud by byla veškerá DNA odvíjena a položena od konce do konce, by vlákno mělo délku asi 70 palců (1,8 m), ale jen asi 0,0000007 palců (180 nanometrů). Svinutím a převinutím substruktur funguje 23 párů chromozomů v jádru, které je samo o sobě průměr menší než 0,0004 palce (10 mikrometrů). Histony umožňují toto skládání pomocí kontroly molekulárního prostředí.

Předpokládalo se, že histony mají pouze výše uvedené typy. Výzkum však ukázal na mnohem větší rozmanitost, než se dříve akceptovalo. Základní molekuly jsou stále relativně stejné i mezi organismy stejně divergentní jako kvasinky a savci. Tato vlastnost se nazývá evoluční ochrana. To ukazuje, že i malé odchylky v těchto molekulách vedou k buňkám, které buď nedokážou prospívat, nebo by se množily a způsobují poškození a evoluční sankce pro organismus.