Histone là một thành phần của nhân tế bào. Sự hiện diện của chúng là đặc điểm phân biệt giữa các sinh vật đơn bào (vi khuẩn) và các sinh vật đa bào (người, động vật hoặc thực vật). Chỉ một số rất ít chủng vi khuẩn có protein tương tự như histones. Quá trình tiến hóa đã tạo ra các histon để điều chỉnh tốt hơn và hiệu quả hơn chuỗi DNA rất dài, còn được gọi là vật chất di truyền, trong tế bào của các sinh vật bậc cao. Điều này là do nếu bộ gen của con người tách rời nhau, thì tổng thể nó sẽ dài khoảng 1-2 m, tùy thuộc vào tế bào đang ở giai đoạn tế bào nào.
Histones là gì?
Ở những sinh vật phát triển cao hơn, histon được tìm thấy trong nhân của tế bào và mang điện tích dương cao amino axit (chủ yếu lysine và arginine). lịch sử protein được chia thành năm nhóm chính - H1, H2A, H2B, H3 và H4. Giữa các sinh vật khác nhau, trình tự axit amin của bốn nhóm H2A, H2B, H3 và H4 khác nhau rất ít, trong khi có nhiều sự khác biệt hơn đối với H1, một histone liên kết. Trong màu đỏ có hạt nhân máu tế bào của chim, H1 thậm chí bị thay thế hoàn toàn bởi một nhóm histone chính khác, được gọi là H5. Mức độ giống nhau về trình tự cao trong hầu hết các histone protein có nghĩa là ở hầu hết các sinh vật, việc “đóng gói” DNA diễn ra theo cùng một cách và kết quả là cấu trúc ba chiều có hiệu quả như nhau đối với chức năng của histone. Vì vậy, trong quá trình tiến hóa, sự phát triển của các histone phải xảy ra rất sớm và được duy trì theo cách này, thậm chí trước cả khi động vật có vú hoặc con người tiến hóa.
Giải phẫu và cấu trúc
Khi một chuỗi DNA mới của cá nhân căn cứ (được gọi là nucleotide) được hình thành trong một tế bào, nó phải được “đóng gói”. Để làm điều này, các protein histone đime hóa, mỗi protein sau đó tạo thành hai tetrame. Cuối cùng, một lõi histone bao gồm hai tetrame, octamer histone, xung quanh sợi DNA bao bọc và thâm nhập một phần. Do đó, octamer histone nằm trong cấu trúc ba chiều bên trong sợi DNA cuộn lại. Tám protein histone với DNA xung quanh chúng tạo thành phức hợp tổng thể của một nucleosome. Vùng DNA giữa hai nuclesome được gọi là DNA liên kết và bao gồm khoảng 20-80 nucleotide. DNA của trình liên kết chịu trách nhiệm cho việc “vào” và “ra” của DNA vào octamer histone. Do đó, một nucleosome bao gồm khoảng 146 nucleotide, một phần DNA liên kết và tám protein histone, sao cho 146 nucleotide quấn quanh octamer histone 1.65 lần. Hơn nữa, mỗi nucleosome được liên kết với một phân tử H1, do đó các vị trí vào và ra của DNA được tổ chức với nhau bởi histone liên kết, làm tăng độ chặt chẽ của DNA. Một nucleosome có đường kính khoảng 10-30 nm. Nhiều thể nhân hình thành chất nhiễm sắc, một chuỗi DNA-histone dài trông giống như một chuỗi hạt dưới kính hiển vi điện tử. Các nucleosom là những "hạt" được bao quanh hoặc kết nối bởi DNA giống như chuỗi. Khá nhiều protein không phải histone hỗ trợ sự hình thành các nucleosom riêng lẻ hoặc toàn bộ chất nhiễm sắc, cuối cùng tạo thành cá nhân nhiễm sắc thể khi một ô sẽ phân chia. Nhiễm sắc thể là loại ngưng tụ tối đa của chất nhiễm sắc và có thể nhìn thấy bằng kính hiển vi ánh sáng trong quá trình phân chia nhân của tế bào.
Chức năng và nhiệm vụ
Như đã đề cập ở trên, histon là protein cơ bản mang điện tích dương, vì vậy chúng tương tác với DNA tích điện âm bằng lực hút tĩnh điện. DNA “quấn quanh” các octamers histone theo cách sao cho DNA trở nên nhỏ gọn hơn và phù hợp với nhân của mỗi tế bào. Trong quá trình này, H1 có chức năng thu gọn cấu trúc chất nhiễm sắc cao cấp và thường ngăn cản quá trình phiên mã và do đó dịch mã, tức là quá trình dịch mã phần DNA này thành protein thông qua mRNA. Tùy thuộc vào việc tế bào đang “nghỉ ngơi” (giữa các pha) hay đang phân chia, chất nhiễm sắc được cô đặc ít hay nhiều, tức là được đóng gói. Trong interphase, phần lớn chất nhiễm sắc ít cô đặc hơn và do đó có thể được phiên mã thành mRNA, tức là được đọc và sau đó được dịch mã thành protein. Do đó, các histon quy định gen hoạt động của các gen riêng lẻ trong vùng lân cận của chúng và cho phép phiên mã và hình thành các sợi mRNA. Khi một tế bào bước vào quá trình phân chia tế bào, DNA không được dịch mã thành protein mà được phân bổ đồng đều giữa hai tế bào con được tạo thành. Do đó, chất nhiễm sắc được cô đặc cao, và được ổn định thêm bởi các histon. nhiễm sắc thể trở nên dễ nhìn thấy và có thể được phân phối đến các tế bào mới hình thành với sự trợ giúp của nhiều protein không phải histone khác.
Bệnh
Các histone rất cần thiết trong quá trình hình thành một sinh vật mới. Nếu do đột biến gen histone, một hoặc nhiều protein histone không thể được hình thành, sinh vật đó không thể tồn tại và sự phát triển tiếp theo sẽ bị chấm dứt sớm. Điều này chủ yếu là do sự bảo tồn trình tự cao của các histon. Tuy nhiên, người ta đã biết từ lâu rằng ở trẻ em và người lớn mắc các bệnh ác tính khác nhau não các khối u, đột biến có thể xảy ra trong các gen histone khác nhau của các tế bào khối u. Đặc biệt là trong cái gọi là u thần kinh đệm, các đột biến trong gen histone đã được mô tả. Ngoài ra, các mảnh cuối của nhiễm sắc thể kéo dài đã được phát hiện trong những khối u này. Những thứ này, được gọi là telomeres, các đoạn cuối của nhiễm sắc thể thường chịu trách nhiệm về tuổi thọ của nhiễm sắc thể. Trong bối cảnh này, có vẻ như kéo dài telomeres trong các khối u có đột biến histone mang lại cho các tế bào thoái hóa này một lợi thế sống sót. Trong khi đó, các loại ung thư được biết là có đột biến trong các gen histone khác nhau và do đó tạo ra các protein histone bị đột biến không thực hiện các nhiệm vụ điều hòa của chúng hoặc làm như vậy kém. Những phát hiện này hiện đang được sử dụng để phát triển các dạng điều trị đối với các khối u đặc biệt ác tính và tích cực.
