Histony jsou součástí buněčných jader. Jejich přítomnost je charakteristickým rysem jednobuněčných organismů (bakterie) a mnohobuněčné organismy (lidé, zvířata nebo rostliny). Pouze velmi málo bakteriálních kmenů má Proteinů které jsou podobné histonům. Evoluce vyprodukovala histony, aby lépe a efektivněji pojala velmi dlouhý řetězec DNA, nazývaný také genetický materiál, v buňkách vyšších organismů. Je to proto, že pokud by byl lidský genom odvinut od sebe, byl by celkem asi 1-2 m dlouhý, v závislosti na tom, ve které buněčné fázi se buňka nachází.
Co jsou histony?
Ve více rozvinutých organismech se histony nacházejí v jádrech buněk a mají vysoký kladně nabitý náboj aminokyseliny (hlavně lysin a arginin). Histon Proteinů jsou rozděleny do pěti hlavních skupin - H1, H2A, H2B, H3 a H4. Mezi různými organismy se aminokyselinové sekvence čtyř skupin H2A, H2B, H3 a H4 liší jen málo, zatímco u H1, spojujícího histonu, existuje více rozdílů. V jaderné červené barvě krev buněk ptáků je H1 dokonce zcela nahrazen další významnou histonovou skupinou zvanou H5. Vysoký stupeň podobnosti sekvence ve většině histonů Proteinů znamená, že ve většině organismů dochází k „zabalení“ DNA stejným způsobem a výsledná trojrozměrná struktura je stejně účinná pro funkci histonu. V průběhu evoluce tedy vývoj histonů musel nastat velmi brzy a byl takto udržován, ještě předtím, než se vyvinuli savci nebo lidé.
Anatomie a struktura
Kdysi nový řetězec DNA jednotlivce základy (nazývané nukleotidy) se tvoří v buňce, musí být „zabaleno“. K tomu dochází k dimerizaci histonových proteinů, z nichž každý pak tvoří dva tetramery. A konečně, histonové jádro se skládá ze dvou tetramerů, histonového oktameru, kolem kterého se řetězec DNA obaluje a částečně proniká. Histonový oktamer je tedy ve trojrozměrné struktuře uvnitř navinutého řetězce DNA. Osm histonových proteinů s DNA kolem nich tvoří celkový komplex nukleosomu. Oblast DNA mezi dvěma nukleosomy se nazývá linkerová DNA a obsahuje přibližně 20 až 80 nukleotidů. Linkerová DNA je zodpovědná za „vstup“ a „výstup“ DNA do histonového oktameru. Nukleosom tedy sestává z přibližně 146 nukleotidů, linkerové části DNA a osmi histonových proteinů, takže 146 nukleotidů se obalí kolem histonového oktameru 1.65krát. Dále je každý nukleosom asociován s molekulou H1, takže vstupní a výstupní místa DNA jsou držena pohromadě spojovacím histonem, což zvyšuje kompaktnost DNA. Nukleosom má průměr asi 10 - 30 nm. Mnoho nukleosomů se tvoří chromatin, dlouhý řetězec DNA-histon, který vypadá jako řetězec korálků pod elektronovým mikroskopem. Nukleosomy jsou „kuličky“, které jsou obklopeny nebo spojeny řetězcovitou DNA. Poměrně několik nehistonových proteinů podporuje tvorbu jednotlivých nukleosomů nebo celého chromatin, který nakonec formuje jednotlivce chromozomy když se má buňka rozdělit. Chromosomes jsou maximální typ kondenzace chromatin a jsou viditelné světelnou mikroskopií během jaderného dělení buňky.
Funkce a úkoly
Jak bylo uvedeno výše, histony jsou základní proteiny s pozitivním nábojem, takže interagují s negativně nabitou DNA elektrostatickou přitažlivostí. DNA „obaluje“ histonové oktamery takovým způsobem, že se DNA stává kompaktnější a zapadá do jádra každé buňky. V tomto procesu má H1 funkci zhutňování nadřazené chromatinové struktury a obvykle brání transkripci a tedy translaci, tj. Translaci této části DNA na proteiny prostřednictvím mRNA. V závislosti na tom, zda buňka „odpočívá“ (mezifáze) nebo se dělí, je chromatin méně či více kondenzovaný, tj. Zabalený. V mezifázi jsou velké části chromatinu méně kondenzované a lze je tedy přepsat do mRNA, tj. Přečíst a později přeložit do proteinů. Histony tedy regulují gen aktivitu jednotlivých genů v jejich okolí a umožňují transkripci a tvorbu řetězců mRNA. Když buňka vstoupí do buněčného dělení, DNA se nepřekládá na proteiny, ale je distribuována rovnoměrně mezi dvěma vytvořenými dceřinými buňkami. Proto je chromatin vysoce kondenzovaný a navíc stabilizovaný histony chromozomy stanou se viditelnými a mohou být distribuovány do nově se formujících buněk pomocí mnoha dalších nehistonových proteinů.
Nemoci
Histony jsou nezbytné při formování nové živé bytosti. Pokud kvůli mutacím v histonových genech nelze vytvořit jeden nebo více histonových proteinů, není tento organismus životaschopný a další vývoj je předčasně ukončen. To je způsobeno hlavně vysokou sekvenční ochranou histonů. Již nějakou dobu je však známo, že u dětí a dospělých s různými maligními onemocněními mozek nádory, mohou se vyskytovat mutace v různých histonových genech nádorových buněk. Zejména v tzv gliomy, byly popsány mutace v histonových genech. U těchto nádorů byly také objeveny protáhlé koncové části chromozomu. Tyto, tzv telomere, koncové části chromozomů jsou normálně zodpovědné za životnost chromozomů. V této souvislosti se zdá, že protáhlý telomere v nádorech s histonovými mutacemi poskytuje těmto degenerovaným buňkám výhodu přežití. Mezitím, jiné typy rakovina Je známo, že mají mutace v různých histonových genech, a tak produkují mutované histonové proteiny, které neplní své regulační úkoly nebo tak činí jen špatně. Tato zjištění se v současné době používají k vývoji forem terapie pro zvláště maligní a agresivní nádory.
