هیستون اچ۱

از ویکی‌پدیا، دانشنامهٔ آزاد
خانواده هیستون‌های رابط H1 و H5
PDB rendering of HIST1H1B based on 1ghc.
شناسه‌ها
نمادLinker_histone
پی‌فمPF00538
SMARTSM00526
SCOPe1hst / SUPFAM

هیستون H1 یکی از پنج خانواده اصلی پروتئین هیستون است که اجزای کروماتین در سلول های یوکاریوتی است. اگرچه بسیار حفاظت شده است، اما با این وجود متغیرترین نوع هیستون از نظر توالی در بین گونه‌ها است.

ساختار[ویرایش]

شکلی که محل قرارگیری H1 را در نوکلئوزوم نشان می‌دهد.

پروتئین های H1 جانوری حاوی یک دامین مرکزی کروی با ساختارهای مارپیچ بالدار (winged helix) و دم C-ترمینال بلند و دم N-ترمینال کوتاه است. پروتئین هیستون H1 در فشردگی بیشتر ساختارهای دانه تسبیح مانند (نوکلئوزوم‌ها) دخیل است.[۱] پروتئین H1 موجود در پوتیست‌ها و باکتری ها که به عنوان نوکلئوپروتئین‌های HC1 و HC2 شناخته می شوند، فاقد دامین مرکز و دم N-ترمینال هستند.[۲]

هیستون H1 نسبت به هیستون های core یا مرکزی (H2A,H2B,H3,H4) حفاظت‌شدگی کمتری در توالی خود دارد. در اصل دامین کروی مرکزی H1 حفاظت‌شده‌ترین بخش این پروتئین است.[۳]

عملکرد[ویرایش]

برخلاف دیگر هیستون ها، هیستون H1 در شکل گیری مهره نوکلئوزومی نقشی ندارد. در عوض در مابین نوکلئوزوم ها قرار گرفته و باعث پایداری بیشتر DNA پیچیده شده اطراف نوکلئوزوم می شود. هیستون H1 نصف مقدار 4 هیستون دیگر وجود دارد و این یعنی دو مولکول H1 به هر نوکلئوزوم کمک می کنند. علاوه بر اتصال به نوکلئوزوم ها، این هیستون به DNA رابط ( با طول تقریبی 20 تا 80 نوکلئوتید) که فاصله ای بین دو نوکلئوزوم است قرار می گیرد و به پایداری و شکل گیری فیبر کروماتینی زیگزاگی با قطر 30 نانومتر (سلنوئید) کمک می کند. جداسازی هیستون های H1 از کروماتین در شرایط آزمایشگاهی، تبدیل فرم 30 نانومتری سلنوئید به فرم 10-11 نانومتری نوکلئوزومی را افزایش می‌‌دهد.[۴][۵][۶]

مشخص نشده است که H1 چگونه موجب تشکیل سلنوئید می شود. اینکه آیا DNA رابط را به گونه ای کوتاه می کند یا با چرخاندن نوکلئوزوم ها موجب فشردگی می شود؛[۷] با اینحال، هضم نوکلئازی و آزمایش های ردپای DNA پیشنهاد داده است که دامین کروی H1 نزدیک دایمر نوکلئوزومی قرار گرفته است؛ جایی که حدود 15 تا 30 نوکلئوتید از DNA رابط را پوشش می دهد.[۸][۹][۱۰][۱۱] علاوه بر آن، آزمایش ها روی کروماتین بازسازی شده تشکیل یک موتیف ساقه مانند را در حضور H1 تایید کرده است.[۱۲] با وجود شکاف در دانش ما، یک مدل عمومی اعلام می دارد که دامین کروی هیستون H1 با اتصالات عرضی به DNA ورودی و خروجی، نوکلئوزوم ها را می بندد و دم هیستونی هم با DNA رابط اتصال یافته و بار منفی DNA را خنثی می کند.[۷][۱۰]

آزمایش های زیادی برای تشخیص عملکرد H1 روی کروماتین خالص سازی شده در شرایط کم نمک بیرون از بدن انجام شده است ولی عملکرد H1 درون بدن کمتر مشخص است. مطالعات سلولی مشخص کرده که بیان بالای پروتئین H1 می تواند موجب نابهنجاری در شکل هسته یا ساختار کروماتین شود، و اینکه H1 می تواند بسته به ژن هدف، تنظیم کننده رونویسی منفی یا مثبت باشد.[۱۳][۱۴][۱۵] در عصاره تخم های زنوپوس ها (Xenopus)، حذف هیستون های رابط موجب افزایش دوبرابری طول کروموزوم های متافاز می شود (بازشدگی و کاهش فشردگی DNA)، در حالیکه بیان بالای آن موجب فوق فشرده شدن کروموزوم ها به ساختارهایی غیرقابل جداسازی می گردد.[۱۶][۱۷] تاکنون حذف کامل پروتئین H1 و حذف فشردگی کروماتین در ارگانیسم های چندسلولی رخ نداده است، زیرا که این پروتئین حاوی ایزوفرم های فراوانی با ژن های جداگانه است؛ اما ایزوفرم های مختلفی از هیستون های رابط در درجات مختلف در گونه هایی از قبیل تتراهیمنا، کرم الگانس، آرابیدوپسیس تالیانا، مگس سرکه و موش حذف شده و باعث مشکلات مختلفی از لحاظ مورفولوژی هسته، ساختار کروماتین، متیلاسیون DNA و بین ژن در گونه های خاصی گردید.[۱۸][۱۹]

پویایی و جابجایی[ویرایش]

با اینکه اکثر هیستون های H1 در هسته متصل به کروماتین هستند، مولکول های H1 با سرعت بالایی بین نواحی مختلف کروماتین جابجا می شوند.[۲۰][۲۱]

درک اینکه چنین پروتئین پویا و متحرکی جزئی ساختاری از کروماتین باشد، دشوار است؛ اما پیشنهاد شده است که تعادل حالت پایدار و پویا آن وابستگی شدیدی به ارتباطش با کروماتین دارد، به این معنا که با وجود پویایی این مولکول، H1 به صورت لحظه به لحظه به کروماتین متصل می شود.[۲۲] هیستون H1 در طی بسته بندی کروماتین، DNA را فشرده و پایدار می کند که نشان می دهد اتصال پویا H1 ممکن است موجب ایجاد حفاظتی برای DNA در شرایط حذف نوکلئوزوم‌ها شود.[۲۳]

به نظر می رسد که فاکتور های سیتوپلاسمی برای جابجایی پویا هیستون H1 ضروری هستند، اما این مورد هنوز به طور کامل شناسایی نشده است.[۲۴] پویایی H1 می تواند به مراتبی با O-گلیکوزیلاسیون و فسفوریلاسیون مرتبط باشد. در اصل O-گلیکوزیلاسیون پروتئین H1 موجب فشردگی کروماتین می شود. نشان داده شده که فسفوریلاسیون این پروتئین در طول اینترفاز موجب کاهش تمایل H1 برای کروماتین شده و درنتیجه باعث بازشدگی و فعال کردن رونویسی می شود. با اینحال، مشخص شده است که فسفوریلاسیون آن در طول میتوز موجب افزایش تمایل H1 به کروموزوم و بنابراین فشردگی کروموزمی میتوزی می شود.[۱۷]

ایزوفرم‌‌ها[ویرایش]

خانواده H1 در جانوران شامل چندین ایزوفرم H1 است که می توانند در بافت های مختلف و مراحل رشد مختلف یک ارگانیسم بیان شوند. دلیل وجود این ایزوفرم ها همچنان نامشخص است، ولی هم حفظ تکاملی آن ها از توتیای دریایی تا انسان و هم تفاوت های قابل توجه توالی آمینواسیدی آنها مشخص می کند که آن ها به لحاظ عملکردی، معادل نیستند.[۲۵][۲۶][۳] یکی از این ایزوفرم‌ها هیستون H5 است که تنها در اریتروسیت های (گلبول های قرمز) پرندگان یافت می شود و برخلاف اریتروسیت‌های پستانداران حاوی هسته هستند. یکی دیگر از ایزوفرم ها، ایزوفرم H1M در اووسیت/زیگوت (همچنین با نام های B4 یا H1foo) است که در توتیاهای دریایی، قورباغه ها، موش ها و انسان ها یافت می شود و در جنین با ایزوفرم های سوماتیکی H1A-E و H10 که همانند H5 هستند، جایگزین می گردد.[۳][۲۷][۲۸][۲۹] علی رغم حضور بارهای منفی بیشتر H1M نسبت به ایزوفرم های سوماتیکی (افزایش دافعه بین بارهای منفی این هیستون و DNA)، پروتئین H1M با تمایل بیشتری به کروموزوم های میتوزی عصار تخم های زنوپوس متصل می شود.[۱۷]

تغییرات پس از ترجمه[ویرایش]

مانند دیگر هیستون ها، خانواده هیستون H1 به طور گسترده ای پس از ترجمه تغییر یافته است (PTM: post-translationally modified). این تغییرات شامل: فسفوریلاسیون سرین و ترئونین، استیلاسیون لیزین، متیلاسیون لیزین و یوبی کوئیتیناسیون است.[۳۰] این PTMها عملکردهای متفاوتی دارند ولی به اندازه PTMهای دیگر هیستون‌ها مطالعه شده نیستند.

جستارهای وابسته[ویرایش]

  1. ↑ Ramakrishnan, V.; Finch, J. T.; Graziano, V.; Lee, P. L.; Sweet, R. M. (1993-03). "Crystal structure of globular domain of histone H5 and its implications for nucleosome binding". Nature (به انگلیسی). 362 (6417): 219–223. doi:10.1038/362219a0. ISSN 0028-0836. {{cite journal}}: Check date values in: |date= (help)
  2. ↑ Kasinsky, Harold E.; Lewis, John D.; Dacks, Joel B.; Ausló, Juan (2001-01). "Origin of H1 linker histones". The FASEB Journal (به انگلیسی). 15 (1): 34–42. doi:10.1096/fj.00-0237rev. ISSN 0892-6638. {{cite journal}}: Check date values in: |date= (help)
  3. ↑ ۳٫۰ ۳٫۱ ۳٫۲ Izzo, Annalisa; Kamieniarz, Kinga; Schneider, Robert (2008-04-01). "The histone H1 family: specific members, specific functions?". bchm (به انگلیسی). 389 (4): 333–343. doi:10.1515/BC.2008.037. ISSN 1437-4315.
  4. ↑ Finch, J T; Klug, A (1976-06). "Solenoidal model for superstructure in chromatin". Proceedings of the National Academy of Sciences (به انگلیسی). 73 (6): 1897–1901. doi:10.1073/pnas.73.6.1897. ISSN 0027-8424. PMC 430414. PMID 1064861. {{cite journal}}: Check date values in: |date= (help)نگهداری یادکرد:فرمت پارامتر PMC (link)
  5. ↑ Thoma, F.; Koller, Th. (1977-09). "Influence of histone H1 on chromatin structure". Cell (به انگلیسی). 12 (1): 101–107. doi:10.1016/0092-8674(77)90188-X. {{cite journal}}: Check date values in: |date= (help)
  6. ↑ Thoma, F; Koller, T; Klug, A (1979-11-01). "Involvement of histone H1 in the organization of the nucleosome and of the salt-dependent superstructures of chromatin". The Journal of cell biology (به انگلیسی). 83 (2): 403–427. doi:10.1083/jcb.83.2.403. ISSN 0021-9525. PMC 2111545. PMID 387806.{{cite journal}}: نگهداری یادکرد:فرمت پارامتر PMC (link)
  7. ↑ ۷٫۰ ۷٫۱ van Holde, K; Zlatanova, J (1996-10). "What determines the folding of the chromatin fiber?". Proceedings of the National Academy of Sciences (به انگلیسی). 93 (20): 10548–10555. doi:10.1073/pnas.93.20.10548. ISSN 0027-8424. PMC 38190. PMID 8855215. {{cite journal}}: Check date values in: |date= (help)نگهداری یادکرد:فرمت پارامتر PMC (link)
  8. ↑ Varshavsky, A.J.; Bakayev, V.V.; Georgiev, G.P. (1976-02-01). "Heterogeneity of chromatin subunits in vitro and location of histone H1". Nucleic Acids Research (به انگلیسی). 3 (2): 477–492. doi:10.1093/nar/3.2.477. ISSN 0305-1048. PMC 342917. PMID 1257057.{{cite journal}}: نگهداری یادکرد:فرمت پارامتر PMC (link)
  9. ↑ Whitlock, James P.; Simpson, Robert T. (1976-07-27). "Removal of histone H1 exposes a fifty base pair DNA segment between nucleosomes". Biochemistry (به انگلیسی). 15 (15): 3307–3314. doi:10.1021/bi00660a022. ISSN 0006-2960.
  10. ↑ ۱۰٫۰ ۱۰٫۱ Allan, J.; Hartman, P. G.; Crane-Robinson, C.; Aviles, F. X. (1980-12). "The structure of histone H1 and its location in chromatin". Nature (به انگلیسی). 288 (5792): 675–679. doi:10.1038/288675a0. ISSN 0028-0836. {{cite journal}}: Check date values in: |date= (help)
  11. ↑ Staynov, D. Z.; Crane-Robinson, C. (1988-12). "Footprinting of linker histones H5 and H1 on the nucleosome". The EMBO Journal (به انگلیسی). 7 (12): 3685–3691. doi:10.1002/j.1460-2075.1988.tb03250.x. PMC 454941. PMID 3208745. {{cite journal}}: Check date values in: |date= (help)نگهداری یادکرد:فرمت پارامتر PMC (link)
  12. ↑ Bednar, Jan; Horowitz, Rachel A.; Grigoryev, Sergei A.; Carruthers, Lenny M.; Hansen, Jeffrey C.; Koster, Abraham J.; Woodcock, Christopher L. (1998-11-24). "Nucleosomes, linker DNA, and linker histone form a unique structural motif that directs the higher-order folding and compaction of chromatin". Proceedings of the National Academy of Sciences (به انگلیسی). 95 (24): 14173–14178. doi:10.1073/pnas.95.24.14173. ISSN 0027-8424. PMC 24346. PMID 9826673.{{cite journal}}: نگهداری یادکرد:فرمت پارامتر PMC (link)
  13. ↑ Dworkin-Rastl, Eva; Kandolf, Harald; Smith, Rosamund C. (1994-02). "The Maternal Histone H1 Variant, H1M (B4 Protein), Is the Predominant H1 Histone in Xenopus Pregastrula Embryos". Developmental Biology (به انگلیسی). 161 (2): 425–439. doi:10.1006/dbio.1994.1042. {{cite journal}}: Check date values in: |date= (help)
  14. ↑ Brown, D. T.; Alexander, B. T.; Sittman, D. B. (1996-02-01). "Differential Effect of H1 Variant Overexpression on Cell Cycle Progression and Gene Expression". Nucleic Acids Research (به انگلیسی). 24 (3): 486–493. doi:10.1093/nar/24.3.486. ISSN 0305-1048. PMC 145659. PMID 8602362.{{cite journal}}: نگهداری یادکرد:فرمت پارامتر PMC (link)
  15. ↑ Gunjan, Akash; Alexander, Barbara T.; Sittman, Donald B.; Brown, David T. (1999-12). "Effects of H1 Histone Variant Overexpression on Chromatin Structure". Journal of Biological Chemistry (به انگلیسی). 274 (53): 37950–37956. doi:10.1074/jbc.274.53.37950. {{cite journal}}: Check date values in: |date= (help)
  16. ↑ Maresca, Thomas J.; Freedman, Benjamin S.; Heald, Rebecca (2005-06-20). "Histone H1 is essential for mitotic chromosome architecture and segregation in Xenopus laevis egg extracts". The Journal of Cell Biology (به انگلیسی). 169 (6): 859–869. doi:10.1083/jcb.200503031. ISSN 1540-8140. PMC 2171634. PMID 15967810.{{cite journal}}: نگهداری یادکرد:فرمت پارامتر PMC (link)
  17. ↑ ۱۷٫۰ ۱۷٫۱ ۱۷٫۲ Freedman, Benjamin S.; Heald, Rebecca (2010-06). "Functional Comparison of H1 Histones in Xenopus Reveals Isoform-Specific Regulation by Cdk1 and RanGTP". Current Biology (به انگلیسی). 20 (11): 1048–1052. doi:10.1016/j.cub.2010.04.025. PMC 2902237. PMID 20471264. {{cite journal}}: Check date values in: |date= (help)نگهداری یادکرد:فرمت پارامتر PMC (link)
  18. ↑ Jedrusik, Monika A.; Schulze, Ekkehard (2001-04-01). "A single histone H1 isoform (H1.1) is essential for chromatin silencing and germline development in Caenorhabditis elegans". Development (به انگلیسی). 128 (7): 1069–1080. doi:10.1242/dev.128.7.1069. ISSN 0950-1991.
  19. ↑ Lu, Xingwu; Wontakal, Sandeep N.; Emelyanov, Alexander V.; Morcillo, Patrick; Konev, Alexander Y.; Fyodorov, Dmitry V.; Skoultchi, Arthur I. (2009-02-15). "Linker histone H1 is essential for Drosophila development, the establishment of pericentric heterochromatin, and a normal polytene chromosome structure". Genes & Development (به انگلیسی). 23 (4): 452–465. doi:10.1101/gad.1749309. ISSN 0890-9369. PMC 2648648. PMID 19196654.{{cite journal}}: نگهداری یادکرد:فرمت پارامتر PMC (link)
  20. ↑ Lu, Xingwu; Wontakal, Sandeep N.; Emelyanov, Alexander V.; Morcillo, Patrick; Konev, Alexander Y.; Fyodorov, Dmitry V.; Skoultchi, Arthur I. (2009-02-15). "Linker histone H1 is essential for Drosophila development, the establishment of pericentric heterochromatin, and a normal polytene chromosome structure". Genes & Development (به انگلیسی). 23 (4): 452–465. doi:10.1101/gad.1749309. ISSN 0890-9369. PMC 2648648. PMID 19196654.{{cite journal}}: نگهداری یادکرد:فرمت پارامتر PMC (link)
  21. ↑ Chen, Danyang; Dundr, Miroslav; Wang, Chen; Leung, Anthony; Lamond, Angus; Misteli, Tom; Huang, Sui (2005-01-03). "Condensed mitotic chromatin is accessible to transcription factors and chromatin structural proteins". The Journal of Cell Biology (به انگلیسی). 168 (1): 41–54. doi:10.1083/jcb.200407182. ISSN 1540-8140. PMC 2171683. PMID 15623580.{{cite journal}}: نگهداری یادکرد:فرمت پارامتر PMC (link)
  22. ↑ Bustin, Michael; Catez, Frédéric; Lim, Jae-Hwan (2005-03). "The Dynamics of Histone H1 Function in Chromatin". Molecular Cell (به انگلیسی). 17 (5): 617–620. doi:10.1016/j.molcel.2005.02.019. {{cite journal}}: Check date values in: |date= (help)
  23. ↑ Xiao, Botao; Freedman, Benjamin S.; Miller, Kelly E.; Heald, Rebecca; Marko, John F. (2012-12-15). Bloom, Kerry S. (ed.). "Histone H1 compacts DNA under force and during chromatin assembly". Molecular Biology of the Cell (به انگلیسی). 23 (24): 4864–4871. doi:10.1091/mbc.e12-07-0518. ISSN 1059-1524. PMC 3521692. PMID 23097493.{{cite journal}}: نگهداری یادکرد:فرمت پارامتر PMC (link)
  24. ↑ Freedman, Benjamin S.; Miller, Kelly E.; Heald, Rebecca (2010-09-29). Cimini, Daniela (ed.). "Xenopus Egg Extracts Increase Dynamics of Histone H1 on Sperm Chromatin". PLoS ONE (به انگلیسی). 5 (9): e13111. doi:10.1371/journal.pone.0013111. ISSN 1932-6203. PMC 2947519. PMID 20927327.{{cite journal}}: نگهداری یادکرد:فرمت پارامتر PMC (link)
  25. ↑ Steinbach, Oliver C.; Wolffe, Alan P.; Rupp, Ralph A.W. (1997-09). "Somatic linker histones cause loss of mesodermal competence in Xenopus". Nature (به انگلیسی). 389 (6649): 395–399. doi:10.1038/38755. ISSN 0028-0836. {{cite journal}}: Check date values in: |date= (help)
  26. ↑ De, Siddhartha; Brown, David T; Lu, Zhi Hong; Leno, Gregory H; Wellman, Susan E; Sittman, Donald B (2002-06). "Histone H1 variants differentially inhibit DNA replication through an affinity for chromatin mediated by their carboxyl-terminal domains". Gene (به انگلیسی). 292 (1–2): 173–181. doi:10.1016/S0378-1119(02)00675-3. {{cite journal}}: Check date values in: |date= (help)
  27. ↑ Khochbin, Saadi (2001-06). "Histone H1 diversity: bridging regulatory signals to linker histone function". Gene (به انگلیسی). 271 (1): 1–12. doi:10.1016/S0378-1119(01)00495-4. {{cite journal}}: Check date values in: |date= (help)
  28. ↑ Godde, J. S.; Ura, K. (2007-12-13). "Cracking the Enigmatic Linker Histone Code". Journal of Biochemistry (به انگلیسی). 143 (3): 287–293. doi:10.1093/jb/mvn013. ISSN 0021-924X.
  29. ↑ Happel, Nicole; Doenecke, Detlef (2009-02). "Histone H1 and its isoforms: Contribution to chromatin structure and function". Gene (به انگلیسی). 431 (1–2): 1–12. doi:10.1016/j.gene.2008.11.003. {{cite journal}}: Check date values in: |date= (help)
  30. ↑ Harshman, S. W.; Young, N. L.; Parthun, M. R.; Freitas, M. A. (2013-11-01). "H1 histones: current perspectives and challenges". Nucleic Acids Research (به انگلیسی). 41 (21): 9593–9609. doi:10.1093/nar/gkt700. ISSN 0305-1048. PMC 3834806. PMID 23945933.{{cite journal}}: نگهداری یادکرد:فرمت پارامتر PMC (link)
برگرفته از «https://fa.wikipedia.org/w/index.php?title=هیستون_اچ۱&oldid=39506650»