ヒストンは細胞核の構成要素です。 それらの存在は、単細胞生物間の際立った特徴です（細菌）および多細胞生物（人間、動物、または植物）。 非常に少数の細菌株のみが所有しています タンパク質 それはヒストンに似ています。 進化論は、高等生物の細胞内の遺伝物質とも呼ばれる非常に長いDNA鎖をより良く、より効果的に収容するためにヒストンを生成しました。 これは、ヒトゲノムがばらばらに巻かれている場合、細胞がどの細胞段階にあるかにもよりますが、合計で約1〜2mの長さになるためです。
ヒストンとは何ですか？
より高度に発達した生物では、ヒストンは細胞の核に見られ、正に帯電している アミノ酸 （主に リジン & アルギニン）。 ヒストン タンパク質 H1、H2A、H2B、H3、H4の2つの主要なグループに分けられます。 異なる生物間では、2つのグループH3A、H4B、H1、およびHXNUMXのアミノ酸配列はほとんど異なりませんが、ヒストンをリンクするHXNUMXにはさらに多くの違いがあります。 有核赤で 血 鳥の細胞であるH1は、H5と呼ばれる別の主要なヒストングループに完全に置き換えられています。 ほとんどのヒストンにおける高度な配列類似性 タンパク質 これは、ほとんどの生物でDNAの「パッケージング」が同じように発生し、結果として生じるXNUMX次元構造がヒストン機能に等しく効果的であることを意味します。 したがって、進化の過程で、ヒストンの発達は非常に早く起こり、哺乳類や人間が進化する前でさえ、このように維持されていたに違いありません。
解剖学と構造
かつては個人の新しいDNA鎖 拠点 （ヌクレオチドと呼ばれる）は細胞内で形成され、「パッケージ化」されている必要があります。 これを行うために、ヒストンタンパク質は二量体化し、それぞれが20つの四量体を形成します。 最後に、ヒストンコアは80つの四量体、ヒストン八量体で構成され、その周りにDNA鎖が巻き付いて部分的に浸透します。 したがって、ヒストン八量体はコイル状のDNA鎖内の146次元構造にあります。 DNAが周囲にある146つのヒストンタンパク質は、ヌクレオソームの全体的な複合体を形成します。 1.65つのヌクレオソーム間のDNA領域は、リンカーDNAと呼ばれ、約1〜10ヌクレオチドで構成されます。 リンカーDNAは、ヒストン八量体へのDNAの「入口」と「出口」を担っています。 したがって、ヌクレオソームは、約30ヌクレオチド、リンカーDNA部分、およびXNUMXつのヒストンタンパク質で構成され、XNUMXヌクレオチドがヒストン八量体をXNUMX回包み込みます。 さらに、各ヌクレオソームはHXNUMX分子と結合しているため、DNAの入口部位と出口部位はリンカーヒストンによって一緒に保持され、DNAのコンパクトさが増します。 ヌクレオソームは直径約XNUMX-XNUMXnmです。 多くのヌクレオソームが形成されます クロマチン、電子顕微鏡でビーズのストリングのように見える長いDNA-ヒストン鎖。 ヌクレオソームは、紐状のDNAに囲まれている、またはつながっている「ビーズ」です。 かなりの数の非ヒストンタンパク質が、個々のヌクレオソームまたは全体の形成をサポートしています クロマチン、最終的に個人を形成します 染色体 細胞が分裂するとき。 染色体 の最大タイプの結露です クロマチン 細胞の核分裂中に光学顕微鏡で見ることができます。
機能とタスク
前述のように、ヒストンは正電荷を持つ塩基性タンパク質であるため、静電引力によって負に帯電したDNAと相互作用します。 DNAは、DNAがよりコンパクトになり、各細胞の核に収まるように、ヒストン八量体を「包み込み」ます。 このプロセスでは、H1は上位のクロマチン構造を圧縮する機能を持ち、通常、転写、したがって翻訳、つまりこのDNA部分のmRNAを介したタンパク質への翻訳を防ぎます。 細胞が「休止」（間期）であるか分裂しているかに応じて、クロマチンはより少なくまたはより凝縮されます、すなわち詰め込まれます。 間期では、クロマチンの大部分は凝縮が少ないため、mRNAに転写される可能性があります。つまり、読み取られ、後でタンパク質に翻訳されます。 したがって、ヒストンは 遺伝子 それらの近くの個々の遺伝子の活動は、転写とmRNA鎖の形成を可能にします。 細胞が細胞分裂に入るとき、DNAはタンパク質に翻訳されませんが、形成されたXNUMXつの娘細胞の間に均等に分配されます。 したがって、クロマチンは高度に凝縮され、さらにヒストンによって安定化されます。 染色体 目に見えるようになり、他の多くの非ヒストンタンパク質の助けを借りて、新しく形成された細胞に分配することができます。
病気
ヒストンは、新しい生物の形成に不可欠です。 ヒストン遺伝子の突然変異のために、XNUMXつまたは複数のヒストンタンパク質が形成できない場合、その生物は生存できず、それ以上の発達は時期尚早に終了します。 これは主に、ヒストンの高い配列保存によるものです。 しかし、さまざまな悪性の子供と大人でそれは以前から知られていました 脳 腫瘍では、腫瘍細胞のさまざまなヒストン遺伝子に変異が発生する可能性があります。 特にいわゆる 神経膠腫、ヒストン遺伝子の変異が報告されています。 また、これらの腫瘍では細長い染色体のエンドピースが発見されています。 これらは、 テロメア、染色体の末端部分は通常、染色体の寿命に関与しています。 この文脈では、細長いように見えます テロメア ヒストン変異を伴う腫瘍では、これらの変性細胞に生存上の利点をもたらします。 一方、他の種類の 癌 さまざまなヒストン遺伝子に変異があることが知られており、したがって、それらの調節タスクを実行しないか、または不十分にしか実行しない変異ヒストンタンパク質を生成します。 これらの調査結果は現在、 治療 特に悪性で攻撃的な腫瘍にも。
