Войти
| линкерный гистон H1 и семейство H5 | |||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
 PDB рендеринг HIST1H1B на основе на 1ghc. | |||||||||||
| Идентификаторы | |||||||||||
| Символ | Linker_histone | ||||||||||
| Pfam | PF00538 | ||||||||||
| InterPro | IPR005818 | ||||||||||
| SMART | SM00526 | ||||||||||
| SCOPe | 1hst / SUPFAM | ||||||||||
| |||||||||||
Гистон H1 является одним из пяти основных семейств гистона белков, которые входят в состав хроматин в эукариотических клетках. Несмотря на высокую консервативность, он, тем не менее, является наиболее вариабельным гистоном в последовательности у разных видов.
Диаграмма, показывающая, где H1 может находиться в нуклеосоме . Белки H1 многоклеточного животного имеют центральный глобулярный домен «крылатой спирали» и длинные C- и короткие N-концевые хвосты. H1 участвует в упаковке субструктур «бусинки на нитке» в структуру высокого порядка, детали которой еще не решены. H1, обнаруженный у протистов и бактерий, иначе известный как нуклеопротеин HC1 / HC2 (Pfam PF07382 ), не имеет центрального домена и N-концевого хвоста.
H1 является менее консервативны, чем коровые гистоны. Глобулярный домен является наиболее консервативной частью H1.
В отличие от других гистонов, H1 не составляет «бусинки» нуклеосомы. Вместо этого он сидит на вершине структуры, удерживая на месте ДНК, которая обернута вокруг нуклеосомы. H1 присутствует в половине количества других четырех гистонов, которые вносят две молекулы в каждую бусину нуклеосомы. Помимо связывания с нуклеосомой, белок H1 связывается с областью «линкерной ДНК» (приблизительно 20-80 нуклеотидов в длину) между нуклеосомами, помогая стабилизировать зигзагообразное 30-нм волокно хроматина. Многое было известно о гистоне H1 из исследований очищенных волокон хроматина. Ионная экстракция линкерных гистонов из нативного или восстановленного хроматина способствует его разворачиванию в гипотонических условиях от волокон шириной 30 нм до массивов нуклеосом в виде шариков на нитке.
Неизвестно, способствует ли H1 соленоиду -подобное волокно хроматина, в котором экспонированная линкерная ДНК укорачивается, или это просто способствует изменению угла соседних нуклеосом, не влияя на длину линкера. Однако было продемонстрировано, что линкерные гистоны управляют уплотнением волокон хроматина, которые были были восстановлены in vitro с использованием синтетических массивов ДНК сильного позиционирующего элемента нуклеосомы «601». Эксперименты по расщеплению нуклеаз и ДНК-следам предполагают, что глобулярный домен гистона H1 локализован рядом с диадой нуклеосом, где он защищает примерно 15-30 пар оснований дополнительной ДНК. Кроме того, эксперименты с восстановленным хроматином выявляют характерный мотив стебля в диаде в присутствии H1. Несмотря на пробелы в нашем понимании, появилась общая модель, в которой глобулярный домен H1 закрывает нуклеосому, сшивая входящую и исходящую ДНК, в то время как хвост связывается с линкерной ДНК и нейтрализует ее отрицательный заряд.
Многие эксперименты, посвященные функции H1, уже имели место. были выполнены на очищенном, обработанном хроматине в условиях с низким содержанием соли, но роль H1 in vivo менее определена. Клеточные исследования показали, что сверхэкспрессия H1 может вызывать аберрантную морфологию ядра и структуру хроматина, и что H1 может служить как положительным, так и отрицательным регулятором транскрипции, в зависимости от гена. В экстрактах яиц Xenopus истощение линкерных гистонов вызывает ~ 2-кратное продольное удлинение митотических хромосом, в то время как сверхэкспрессия вызывает гиперкомпактность хромосом в неразделимую массу. Полный нокаут H1 in vivo не был достигнут в многоклеточных организмах из-за существования множества изоформ, которые могут присутствовать в нескольких кластерах генов, но различные изоформы линкерных гистонов истощены в различной степени у Tetrahymena, C. elegans, Arabidopsis, плодов. мухи и мыши, что приводит к различным специфическим для организма дефектам в морфологии ядра, структуре хроматина, метилированию ДНК и / или специфической экспрессии генов.
В то время как большая часть гистона H1 в ядре является связанные с хроматином, молекулы H1 перемещаются между областями хроматина с довольно высокой скоростью.
Трудно понять, как такой динамический белок может быть структурным компонентом хроматина, но было высказано предположение, что стационарное состояние равновесие в ядре все еще сильно способствует ассоциации между H1 и хроматином, это означает, что, несмотря на его динамику, подавляющее большинство H1 в любой данный момент времени связано с хроматином. H1 уплотняет и стабилизирует ДНК под действием силы и во время сборки хроматина, что предполагает, что динамическое связывание H1 может обеспечивать защиту ДНК в ситуациях, когда необходимо удалить нуклеосомы.
Цитоплазматические факторы, по-видимому, необходимы для динамического обмена гистон H1 на хроматине, но они еще не идентифицированы. Динамика H1 может в некоторой степени опосредоваться O-гликозилированием и фосфорилированием. O-гликозилирование H1 может способствовать конденсации и уплотнению хроматина. Было показано, что фосфорилирование во время интерфазы снижает сродство H1 к хроматину и может способствовать деконденсации хроматина и активной транскрипции. Однако было показано, что во время митоза фосфорилирование увеличивает сродство H1 к хромосомам и, следовательно, способствует конденсации митотических хромосом.
Семейство H1 у животных включает несколько изоформ H1, которые могут экспрессироваться в различные или частично совпадающие ткани и стадии развития в пределах одного организма. Причина появления этих множественных изоформ остается неясной, но как их эволюционная сохранность от морского ежа до человека, так и значительные различия в их аминокислотных последовательностях предполагают, что они не являются функционально эквивалентными. Одна изоформа - это гистон H5, который обнаруживается только в эритроцитах птиц, которые в отличие от эритроцитов млекопитающих имеют ядра. Другой изоформой является ооцит / зиготическая изоформа H1M (также известная как B4 или H1foo), обнаруженная у морских ежей, лягушек, мышей и людей, которая заменяется в эмбрионе соматическими изоформами H1A-E и H10, которая напоминает H5. Несмотря на то, что у H1M больше отрицательных зарядов, чем у соматических изоформ, H1M связывается с более высоким сродством с митотическими хромосомами в экстрактах яиц Xenopus.
Как и другие гистоны, гистон Семейство H1 сильно посттрансляционно модифицировано (PTM). Это включает фосфорилирование серина и треонина, ацетилирование лизина, метилирование лизина и убиквитинирование. Эти ПТМ выполняют множество функций, но менее изучены, чем ПТМ других гистонов.
