Еукариотикалық жасушалардың хроматин құрамындағы H2A гистоны
Histone H2A
Еуропалық жасушалардағы хроматин құрылымындағы маңызды H2A гистоны туралы біліңіз. ДНҚ-ны қаптау, нуклеосома құрылымын сақтаудағы рөлі. Гистон түрлері.
Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Бес негізгі гистон ақуыздарының бірі. Гистон H2A – эукариотты жасушаларындағы хроматин құрылысына қатысатын бес маңызды гистон ақуызының бірі. Басқа гистон ақуыздары: H1, H2B, H3 және H4.
One of the five main histone proteins
Histone H2A is one of the five main histone proteins involved in the structure of chromatin in eukaryotic cells. The other histone proteins are: H1, H2B, H3 and H4.
Өмірбаян
Гистон – ДНК-ны нуклеосомаларға жинақтайтын белок. Гистондар нуклеосоманың пішіні мен құрылымын сақтауға жауапты. Хроматин молекуласы 100 ДНК негіз жұбына кемінде бір ядролық гистоннан тұрады. Бүгінгі күнге дейін бес гистон туысы белгілі; бұл гистондар H1/H5, H2A, H2B, H3 және H4 деп аталады. H2A, H2B, H3 және H4 гистондарымен бірге негізгі гистон саналады. Негізгі ядроның қалыптасуы ең алдымен екі H2A молекуласының өзара әрекеттесуі арқылы жүзеге асады. "Гистон H2A" термині қасақана бұрыштап айтылмаған, тек бірнеше аминқышқылымен ғана өзгешеленетін, бір-біріне ұқсас ақуыздарды білдіреді. Канондық түрінен басқа, H2A.1, H2A.2, H2A.X және H2A.Z сияқты ерекше варианттар бар. H2A варианттарын "HistoneDB with Variants" дерекқоры арқылы зерттеуге болады.
Histones are proteins that package DNA into nucleosomes. Histones are responsible for maintaining the shape and structure of a nucleosome. One chromatin molecule is composed of at least one of each core histones per 100 base pairs of DNA. There are five families of histones known to date; these histones are termed H1/H5, H2A, H2B, H3, and H4. H2A is considered a core histone, along with H2B, H3 and H4. Core formation first occurs through the interaction of two H2A molecules. The term "Histone H2A" is intentionally non specific and refers to a variety of closely related proteins that vary often by only a few amino acids. Apart from the canonical form, notable variants include H2A.1, H2A.2, H2A. X, and H2A. Z. H2A variants can be explored using "HistoneDB with Variants" database
Варианттардың құрамындағы өзгерістер дифференциацияланатын жасушаларда болады. Бұл нейрондардың дифференциациялану кезінде синтез және алмасу процесінде байқалды; H2A.1 гистонының құрамында өзгерістер анықталды. Нейрондық дифференциацияда тұрақты болып қалған жалғыз вариант – H2A.Z варианты болды.
Changes in variant composition occur in differentiating cells. This was observed in differentiating neurons during synthesis and turnover; changes in variant composition were seen among the H2A.1 histone. The only variant that remained constant in the neural differentiation was variant H2A. Z.
Физикалық тұрғыдан алғанда, нуклеосома бетінің кішігірім өзгерістері гистонды H2A-дан ерекшелендіреді. Жақындағы зерттеулер H2AZ-дің Swr1, Swi2/Snf2 байланысты аденозин трифосфатазасы арқылы нуклеосомаға енгізілетінін көрсетті. Тағы бір анықталған H2A түрі – H2AX. Бұл варианттың С-терминалдық кеңейтімі ДНК жөндеу үшін пайдаланылады. Бұл варианттағы жөндеу әдісі гомологтық емес ұштарды біріктіру болып табылады. ДНК-ның тікелей зақымдануы тізбектік варианттардың өзгеруіне әкелуі мүмкін. Иондаушы сәулеленумен жүргізілген тәжірибелер H2AX-тың γ-фосфорилирленуін ДНК-ның екі жіпті үзілуімен байланыстырды. Әр ДНК-ның екі жіпті үзілуіне көп мөлшерде хроматин қатысады; ДНК зақымдануына жауап ретінде γH2AX пайда болады. Соңында, MacroH2A варианты H2A-ға ұқсас вариант; ол H2AFY генімен кодталады. Бұл вариант H2A-дан С-терминалдық құйрығындағы бүктемелі доменнің қосылуымен ерекшеленеді. MacroH2A әйелдердегі белсенді емес X хромосомасында экспрессияланады.
Physically, there are small changes on the surface area of the nucleosome that make the histone differ from H2A. Recent research suggests that H2AZ is incorporated into the nucleosome using a Swr1, a Swi2/Snf2 related adenosine triphosphatase. Another H2A variant that has been identified is H2AX. This variant has a C terminal extension that is utilized for DNA repair. The method of repair this variant employs is non homologous end joining. Direct DNA damage can induce changes to the sequence variants. Experiments performed with ionizing radiation linked γ phosphorylation of H2AX to DNA double strand break. A large amount of chromatin is involved with each DNA double strand break; a response to DNA damage is the formation of γ H2AX. Lastly, MacroH2A variant is a variant that is similar to H2A; it is encoded by the H2AFY gene. This variant differs from H2A because of the addition of a fold domain in its C terminal tail. MacroH2A is expressed in the inactive X chromosome in females.
Құрылымы
H2A негізгі шар тәрізді доменнен, N-терминалды құйрықтан және C-терминалды құйрықтан тұрады. Екі құйрық та посттрансляциялық модификация орындары болып табылады. Қазірге дейін зерттеушілер құйрықтарда пайда болатын екіншілік құрылымдарды анықтаған жоқ. H2A «гистон бүктемесі» деп аталатын белок бүктемесін пайдаланады. Гистон бүктемесі – екі тізбекше арқылы байланысқан үш спиральді негізгі домен. Бұл байланыс «қолдасу» құрайды. Ең маңыздысы, бұл H2B-мен димеризацияға мүмкіндік беретін спираль-бұрылыс-спираль мотиві деп аталады. Гистон бүктемесі H2A-ның құрылымдық деңгейінде сақталады; алайда, осы құрылымды кодтайтын генетикалық тізбек варианттар арасында өзгеше. МакроH2A вариантының құрылымы рентгендік кристаллография арқылы анықталды. Сақталған доменде ДНК байланыстыру құрылымы және пептидаза бүктемесі бар. Бұл сақталған доменнің функциясы әлі белгісіз. Зерттеулер бұл сақталған домен Xist ДНК-сы үшін бекіту орны ретінде немесе модификациялайтын фермент ретінде жұмыс істей алатынын көрсетеді.
H2A consists of a main globular domain, an N terminal tail and a C terminal tail. Both tails are the location of post translational modification. Thus far, researchers have not identified any secondary structures that arise in the tails. H2A utilizes a protein fold known as the ‘histone fold’. The histone fold is a three helix core domain that is connected by two loops. This connection forms a ‘handshake arrangement.’ Most notably, this is termed the helix turn helix motif, which allows for dimerization with H2B. The ‘histone fold’ is conserved among H2A at the structural level; however the genetic sequence that encodes for this structure differs between variants. The structure of macroH2A variant was exposed through X ray crystallography. The conserved domain contains a DNA binding structure and a peptidase fold. The function of this conserved domain remains unknown. Research suggests that this conserved domain may function as an anchor site for Xist DNA or it may also function as a modifying enzyme.
ДНҚ зақымдануға жауап беру
Гистон H2A-ның сайтқа тән кең таралған орналасуы ДНК-ның қос тізбекті үзілуіне ДНК жөндеу ақуыздарын тартуға қатысады, содан кейін олар гомологты рекомбинация немесе гомологты емес ұштардың қосылуы арқылы қалпына келтірілуі мүмкін. ДНҚ зақымдануына жауап беру кезінде BRCA1/BARD1 гетеродимерімен H2A-ның кең таралған модификациясы гомологты рекомбинацияны ынталандырады, ал RNF168 ақуызымен H2A-ның модификациясы гомологты емес ұштардың қосылуын ынталандырады деп есептеледі. H2A-ның әртүрлі функциялары. Z, H2A және оның варианты арасындағы генетикалық айырмашылықтармен байланысты. H2A-да H1 факторымен байланысу арқылы нуклеосомаларға қарсылық пайда болады. Z. H2A. Z гені ашытқыдағы маңызды ген және ол Htz1 деп аталады. Салыстырмалы түрде, омыртқалы жануарларда екі H2A. Z гені бар. Бұл гендер, H2A. Z1 және H2A. Z2, H2A-дан үш аминқышқыл қалдығымен ерекшеленетін ақуыздарды кодтайды. Z. Бастапқыда зерттеушілер бұл гендердің артық екенін ойлады, бірақ H2A. Z1 мутанты жасалғанда, сүтқоректілердегі сынақтарда өлімге әкелді. Сондықтан H2A. Z1 – маңызды ген. Екінші жағынан, зерттеушілер H2A. Z2 вариантының функциясын анықтаған жоқ. Бұл ген сүтқоректілерде транскрипцияланады және бұл геннің экспрессиясы сүтқоректілер арасында сақталады. Бұл сақталу геннің функционалды екенін көрсетеді. H2A-ны зерттеу кезінде. Z өсімдік түрлерінде, ақуыз түрлер арасында аминқышқыл қалдықтары бойынша әртүрлі болады. Бұл айырмашылықтар жасуша циклын реттеудегі айырмашылықтарға әсер етеді. Бұл құбылыс тек өсімдіктерде ғана байқалды. Варианттардың ата-бабаларынан қалай ерекшеленгенін көрсету үшін филогенетикалық ағаштар құрылды. H2A вариантының дивергенциясы. Х, H2A-дан филогенетикалық ағашта бірнеше бастапқы нүктеде болды. Фосфорильдеу мотивін алу, H2A-ның көптеген бастапқы нүктелерінен пайда болған ата-бабалық H2A-дан шыққандығымен сәйкес келеді. Х. Соңында, H2A-ның болуы. Х және саңырауқұлақтарда H2A-ның болмауы зерттеушілерді H2A. Х гистон ақуызының түпкі ата-бабасы болды деген сенімге итермелейді.
Site specific ubiquitination of histone H2A has a role in the recruitment of DNA repair proteins to DNA double strand breaks which then may be repaired by either homologous recombination or non homologous end joining. In the DNA damage response, it is thought that ubiquitination of H2A by the BRCA1/BARD1 heterodimer promotes homologous recombination, and that ubiquitination of H2A by RNF168 protein promotes non homologous end joining. Different functions of H2A. Z compared to H2A are correlated with genetic differences between H2A and the variant. Resistance to nucleosomes occurs in H2A. Z by binding to H1 factor. H2A. Z gene is an essential gene in yeast and it is denoted as Htz1. Comparatively, vertebrates have two H2A. Z genes. These genes, H2A. Z1 and H2A. Z2 encode for proteins that differ from H2A. Z by three residues. At first researchers figured that these genes were redundant; however, when a mutant H2A. Z1 was created, it resulted in lethality during mammalian tests. Therefore, H2A. Z1 is an essential gene. On the other hand, researchers have not identified the function of H2A. Z2 variant. It is known that it is transcribed in mammals and this gene expression is conserved among mammalian species. This conservation suggests that the gene is functional. When studying H2A. Z in plants species, the protein different among residues from species to species. These differences contribute to differences in cell cycle regulation. This phenomenon was only observed in plants. Phylogenetic trees were created to show the divergence of variants from their ancestors. The divergence of variant, H2A. X, from H2A occurred at multiple origins in a phylogenetic tree. Acquisition of the phosphorylation motif was consistent with the many origins of H2A that arose from an ancestral H2A. X. Finally, the presence of H2A. X and absence of H2A in fungi leads researchers to believe that H2A. X was the original ancestor of the histone protein H2A
H2A-ның өзгеруі
H2A модификациясы қазіргі таңда зерттелуде. Дегенмен, H2A-ның модификациялануы болады. H2A-да серин фосфорилирлеу орындары анықталды. H2A-да теронин O GlcNAc-та анықталды. H2A түрлерінің модификацияланған қалдықтары арасында үлкен айырмашылықтар бар. Мысалы, H2ABbd-де H2A-да кездесетін модификацияланған қалдықтар жоқ. Модификациядағы айырмашылықтар H2ABbd-нің H2A-мен салыстырғандағы қызметін өзгертеді. Бұрын айтылғандай, H2AX түрі ДНҚ-ны жөндеуде қатысатыны анықталды. Бұл қызмет H2AX C терминалының фосфорилирленуіне байланысты. H2AX фосфорилирленгеннен кейін, ДНҚ-ны жөндеуде қатыса алады. H2A.X түрі H2A-дан модификация арқылы ерекшеленеді. H2A.X-тің C терминалы H2A-ға қарағанда қосымша мотивке ие. Қосылған мотив – Ser Gln (Glu/Asp) (гидрофобты қалдық). Мотив серин қалдығында күшті фосфорилирленеді; егер осы фосфорилирлеу орын алса, бұл нұсқа γH2A.X болады. Фосфорилирлеу екі тізбекті ДНҚ үзілуіне байланысты жүреді. Гистон ақуыздарындағы модификация кейде олардың функциясын өзгертуі мүмкін. Әр түрлі H2A түрлері әртүрлі функциялар, генетикалық тізбектер және модификациялар үшін пайдаланылды.
H2A modification is under current research. However, modification of H2A does occur. Serine phosphorylation sites have been identified on H2A. Threonine O GlcNAc has also been identified on H2A. Large differences exist between the modified residues of H2A variants. For example, H2ABbd lacks modified residues that exist in H2A. The differences in modification change the function of H2ABbd compared to H2A. As previously mentioned, variant H2AX was found to function in DNA repair. This function is dependent upon the phosphorylation of H2AX C terminal. Once H2AX becomes phosphorylated, it can function in DNA repair. The H2A. X variant differs from H2A through modification. The C terminal of H2A. X contains an additional motif compared to H2A. The motif that is added is Ser Gln (Glu/Asp) (hydrophobic residue). The motif becomes heavily phosphorylated at the serine residue; if this phosphorylation occurs the variant becomes γH2A. X. Phosphorylation occurs due to dsDNA breaks. Modification on histone proteins can sometimes result in a change in function. Different H2A variants were exploited to have different functions, genetic sequences, and modifications.