Histoni su sastavni dio staničnih jezgri. Njihova je prisutnost prepoznatljiva značajka između jednoćelijskih organizama (bakterija) i višećelijski organizmi (ljudi, životinje ili biljke). Posjeduje vrlo mali broj bakterijskih sojeva proteini koji su slični histonima. Evolucija je proizvela histone kako bi se bolji i učinkovitiji smještaj vrlo dugog lanca DNA, koji se naziva i genetskim materijalom, nalazio u stanicama viših organizama. To je zato što bi ljudski genom bio ranjen, ukupno bi bio dugačak oko 1-2 m, ovisno o tome u kojoj se staničnoj stanici nalazi stanica.
Koji su histoni?
U visoko razvijenim organizmima histoni se nalaze u jezgrama stanica i imaju puno pozitivno nabijenih aminokiseline (uglavnom lizin i arginin). Histon proteini podijeljeni su u pet glavnih skupina - H1, H2A, H2B, H3 i H4. Između različitih organizama, aminokiselinske sekvence četiriju skupina H2A, H2B, H3 i H4 malo se razlikuju, dok više razlika postoji za H1, koji povezuje histon. U jezgrenom crvenom krv stanice ptica, H1 je čak u potpunosti zamijenjen drugom glavnom histonskom skupinom, nazvanom H5. Visok stupanj sličnosti niza u većini histona proteini znači da se u većini organizama "pakiranje" DNA događa na isti način, a rezultirajuća trodimenzionalna struktura jednako je učinkovita za funkciju histona. Dakle, tijekom evolucije razvoj histona morao se dogoditi vrlo rano i održavati na taj način, čak i prije nego što su sisavci ili ljudi evoluirali.
Anatomija i struktura
Jednom novi DNA lanac pojedinca baze (koji se nazivaju nukleotidi) stvara se u stanici, mora biti "spakirana". Da bi se to učinilo, histonski proteini se dimeriziraju, od kojih svaki tvori dva tetramera. Konačno, jezgra histona sastoji se od dva tetramera, histonskog oktamera, oko kojih se lančić DNA omata i djelomično prodire. Dakle, histonski oktamer je u trodimenzionalnoj strukturi unutar namotanog lanca DNA. Osam histonskih proteina s DNK oko sebe čine cjelokupni kompleks nukleozoma. DNA područje između dva nukleozoma naziva se linker DNA i obuhvaća oko 20-80 nukleotida. Linker DNA odgovorni su za "ulaz" i "izlaz" DNA u histonski oktamer. Dakle, nukleosom se sastoji od približno 146 nukleotida, povezujućeg dijela DNA i osam histonskih proteina, tako da se 146 nukleotida omota oko histonskog oktamera 1.65 puta. Nadalje, svaki je nukleosom povezan s molekulom H1, tako da mjesta za ulazak i izlazak DNA zajedno drži histon povezivača, povećavajući kompaktnost DNA. Nukleosom je promjera oko 10 -30 nm. Stvaraju se mnogi nukleosomi kromatina, dugački DNA-histonski lanac koji pod elektronskim mikroskopom izgleda poput niza zrnaca. Nukleosomi su "zrnca" koja su okružena ili povezana nizom nalik DNA. Nemalo proteina koji nisu histoni podržavaju stvaranje pojedinih nukleozoma ili cijelih kromatina, koji konačno formira pojedinca kromosomi kad se stanica treba dijeliti. Kromosomi su maksimalni tip kondenzacije kromatina a vidljivi su svjetlosnom mikroskopijom tijekom nuklearne diobe stanice.
Funkcija i zadaci
Kao što je gore spomenuto, histoni su osnovni proteini s pozitivnim nabojem, pa elektrostatičkom privlačnošću djeluju u interakciji s negativno nabijenom DNA. DNA se "omotava" oko histonskih oktamera na takav način da DNA postaje kompaktnija i stane u jezgru svake stanice. U ovom procesu H1 ima funkciju zbijanja nadređene strukture kromatina i obično sprečava transkripciju, a time i translaciju, tj. Translaciju ovog dijela DNA u proteine putem mRNA. Ovisno o tome hoće li stanica "mirovati" (interfazno) ili se dijeliti, kromatin je manje ili više kondenziran, tj. Upakiran. U interfazi su veliki dijelovi kromatina manje kondenzirani i stoga se mogu transkribirati u mRNA, tj. Očitati i kasnije prevesti u proteine. Dakle, histoni reguliraju gen aktivnost pojedinih gena u njihovoj blizini i omogućuju transkripciju i stvaranje mRNA lanaca. Kada stanica uđe u staničnu diobu, DNA se ne prevodi u proteine, već se ravnomjerno raspoređuje između dvije stvorene kćerke. Stoga je kromatin jako kondenziran i dodatno stabiliziran histonima kromosomi postaju vidljivi i mogu se distribuirati u novonastajuće stanice uz pomoć mnogih drugih nehistonskih proteina.
Bolesti
Histoni su bitni u stvaranju novog živog bića. Ako se zbog mutacija u histonskim genima ne može stvoriti jedan ili više proteina histona, taj organizam nije održiv i daljnji razvoj se prerano prekida. To je uglavnom zbog visoke sekvencije očuvanja histona. Međutim, već je neko vrijeme poznato da kod djece i odraslih s različitim zloćudnim bolestima mozak tumora, mogu se pojaviti mutacije u različitim histonskim genima tumorskih stanica. Pogotovo u tzv glioma, opisane su mutacije u histonskim genima. Također su u ovih tumora otkriveni izduženi završni dijelovi kromosoma. Ovi, tzv telomere, krajnji dijelovi kromosoma normalno su odgovorni za dugovječnost kromosoma. U tom se kontekstu čini da je izduženi telomere u tumorima s histonskim mutacijama daju ovim degeneriranim stanicama prednost u preživljavanju. U međuvremenu, druge vrste Raka poznato je da imaju mutacije u različitim histonskim genima i tako proizvode mutirane histonske proteine koji ne izvršavaju svoje regulatorne zadatke ili to čine samo loše. Ta se otkrića trenutno koriste za razvoj oblika terapija i za posebno maligne i agresivne tumore.
