Histones

Histones adalah sebahagian daripada inti sel. Kehadiran mereka adalah ciri yang membezakan antara organisma uniselular (bakteria) dan organisma multisel (manusia, haiwan atau tumbuhan). Sangat sedikit strain bakteria yang mempunyai protein yang serupa dengan histon. Evolusi telah menghasilkan histon untuk menampung rantai DNA yang sangat panjang, juga dikenali sebagai bahan genetik, lebih baik dan lebih berkesan dalam sel-sel makhluk hidup yang lebih tinggi. Kerana jika genom manusia dilepaskan, panjangnya kira-kira 1-2 m, bergantung pada tahap sel di mana sel berada.

Apakah histon?

Pada makhluk hidup yang lebih maju, histon berlaku di nukleus sel dan mempunyai bahagian tinggi asid amino bermuatan positif (terutamanya lisin dan arginin). Protein histone dibahagikan kepada lima kumpulan utama - H1, H2A, H2B, H3, dan H4. Urutan asid amino dari empat kumpulan H2A, H2B, H3 dan H4 hampir tidak berbeza antara makhluk hidup yang berbeza, sementara terdapat lebih banyak perbezaan untuk H1, histon penghubung. Dalam kes sel darah merah burung yang mengandung nukleus, H1 bahkan telah diganti sepenuhnya oleh kumpulan histon utama lain, yang disebut H5.

Kesamaan urutan dalam kebanyakan protein histone bermaksud bahawa dalam kebanyakan organisma "pembungkusan" DNA berlaku dengan cara yang sama dan struktur tiga dimensi yang dihasilkan sama-sama berkesan untuk fungsi histon. Dalam proses evolusi, perkembangan histon pasti terjadi sejak awal dan mesti dipertahankan bahkan sebelum mamalia atau manusia muncul.

Anatomi & struktur

Sebaik sahaja rantai DNA baru terbentuk dari pangkalan individu (disebut nukleotida) dalam sel, ia harus "dikemas". Untuk tujuan ini, protein histon semakin berkurang, yang kemudian masing-masing membentuk dua tetramer. Akhirnya, inti histone terdiri daripada dua tetramer, oktamer histon, di mana helai DNA dibalut dan sebahagiannya menembusi. Oleh itu, oktamer histon terletak di struktur tiga dimensi dalam helai DNA yang dipintal.

Lapan protein histon dengan DNA di sekelilingnya membentuk keseluruhan kompleks nukleosom. Kawasan DNA antara dua nukleosom disebut DNA penghubung dan terdiri daripada sekitar 20-80 nukleotida. Linker DNA bertanggungjawab untuk DNA "memasuki" dan "meninggalkan" oktamer histone. Oleh itu, nukleosom terdiri daripada kira-kira 146 nukleotida, bahagian DNA penghubung dan lapan protein histon, sehingga 146 nukleotida membungkus 1.65 kali di sekitar oktamer histon.

Selanjutnya, setiap nukleosom dikaitkan dengan molekul H1, sehingga titik masuk dan keluar DNA disatukan oleh histon penghubung dan kekompakan DNA meningkat. Nukleosom mempunyai diameter sekitar 10-30 nm. Banyak nukleosom membentuk kromatin, rantai DNA-histon panjang yang kelihatan seperti tali mutiara di bawah mikroskop elektron. Nukleosom adalah "mutiara" yang dikelilingi atau dihubungkan oleh DNA seperti tali.

Sejumlah protein bukan histon menyokong pembentukan nukleosom individu atau keseluruhan kromatin, yang akhirnya membentuk kromosom individu ketika sel hendak dibahagi. Kromosom adalah jenis maksimum pemampatan kromatin dan dapat dikenali dengan mikroskopi cahaya semasa pembahagian inti sel.

Fungsi & tugas

Seperti yang disebutkan di atas, histon adalah protein asas dengan muatan positif, sehingga mereka berinteraksi dengan DNA bermuatan negatif melalui daya tarikan elektrostatik. DNA "membungkus" di sekitar oktamer histon sehingga DNA menjadi lebih padat dan masuk ke dalam nukleus setiap sel. H1 mempunyai fungsi memampatkan struktur kromatin tahap lebih tinggi dan kebanyakannya menghalang transkripsi dan dengan demikian terjemahan, iaitu terjemahan bahagian DNA ini menjadi protein melalui mRNA.

Bergantung pada sama ada sel "berehat" (interphase) atau membahagi, kromatin kurang atau lebih pekat, iaitu dibungkus. Dalam interphase, sebahagian besar kromatin kurang pekat dan oleh itu dapat ditranskripsikan menjadi mRNA, iaitu dibaca dan kemudian diterjemahkan ke dalam protein. Histones mengatur aktiviti gen setiap gen di sekitarnya dan membenarkan transkripsi dan penciptaan helai mRNA.

Apabila sel mula terbahagi, DNA tidak diterjemahkan ke dalam protein, tetapi diedarkan secara merata antara dua sel anak yang diciptakan. Oleh itu, kromatin dikondensasikan dengan kuat dan juga stabil oleh histon. Kromosom menjadi kelihatan dan dapat diedarkan ke sel-sel yang baru muncul dengan bantuan banyak protein bukan histon lain.

Penyakit

Histones sangat penting dalam penciptaan makhluk hidup baru. Sekiranya, disebabkan oleh mutasi pada gen histon, satu atau lebih protein histon tidak dapat terbentuk, organisma ini tidak dapat dilaksanakan dan pengembangan selanjutnya dihentikan sebelum waktunya. Ini disebabkan terutamanya oleh pemuliharaan histon urutan yang tinggi.

Walau bagaimanapun, telah diketahui sejak beberapa waktu bahawa pada kanak-kanak dan orang dewasa dengan pelbagai tumor otak ganas mutasi dapat terjadi pada pelbagai gen histon sel-sel tumor. Mutasi pada gen histon telah dijelaskan terutamanya dalam glioma yang disebut. Ekor kromosom memanjang juga ditemui pada tumor ini. Bahagian akhir kromosom ini, yang disebut telomeres, biasanya bertanggungjawab untuk jangka panjang kromosom. Dalam konteks ini, nampaknya telomer yang memanjang pada tumor dengan mutasi histon memberikan sel-sel degenerasi ini kelebihan kelangsungan hidup.

Sementara itu, jenis kanser lain diketahui mempunyai mutasi pada pelbagai gen histon dan dengan demikian menghasilkan protein histon bermutasi yang tidak atau hanya menjalankan tugas pengawalseliaannya dengan buruk. Penemuan ini kini digunakan untuk mengembangkan bentuk terapi untuk tumor ganas dan agresif.