आइए गैर-हिस्टोन प्रोटीन के कार्यों, शरीर के लिए उनके महत्व पर विचार करें। यह विषय विशेष रुचि का है और विस्तृत अध्ययन का पात्र है।
मुख्य क्रोमैटिन प्रोटीन
हिस्टोन और गैर-हिस्टोन प्रोटीन सीधे डीएनए से जुड़े होते हैं। इंटरफेज़ और माइटोटिक गुणसूत्रों की संरचना में इसकी भूमिका काफी बड़ी है - आनुवंशिक जानकारी का भंडारण और वितरण।
ऐसे कार्यों को करते समय, एक स्पष्ट संरचनात्मक आधार होना आवश्यक है जो लंबे डीएनए अणुओं को एक स्पष्ट क्रम में व्यवस्थित करने की अनुमति देता है। यह क्रिया आपको आरएनए संश्लेषण और डीएनए प्रतिकृति की आवृत्ति को नियंत्रित करने की अनुमति देती है।
इंटरफ़ेज़ न्यूक्लियस में इसकी सांद्रता 100 mg/ml है। एक स्तनधारी नाभिक में लगभग 2 मीटर डीएनए होता है, जो गोलाकार नाभिक में लगभग 10 माइक्रोन के व्यास के साथ स्थानीयकृत होता है।
प्रोटीन समूह
विविधता के बावजूद, दो समूहों को अलग करने की प्रथा है। हिस्टोन और गैर-हिस्टोन प्रोटीन के कार्यों में कुछ अंतर हैं। सभी क्रोमैटिन प्रोटीन का लगभग 80 प्रतिशत हिस्टोन होता है। वे आयनिक और नमक बंधनों के माध्यम से डीएनए के साथ बातचीत करते हैं।
एक महत्वपूर्ण मात्रा के बावजूद क्रोमेटिन के हिस्टोन और गैर-हिस्टोन प्रोटीनयूकैरियोटिक कोशिकाओं में लगभग पांच से सात प्रकार के हिस्टोन अणु होते हैं।
क्रोमोसोम में नॉनहिस्टोन प्रोटीन अधिकतर विशिष्ट होते हैं। वे केवल डीएनए अणुओं की कुछ संरचनाओं के साथ बातचीत करते हैं।
हिस्टोन विशेषताएं
गुणसूत्र में हिस्टोन और गैर-हिस्टोन प्रोटीन के क्या कार्य हैं? हिस्टोन डीएनए के साथ एक आणविक परिसर के रूप में बंधते हैं, वे ऐसी प्रणाली की उपइकाइयाँ हैं।
हिस्टोन केवल क्रोमैटिन की विशेषता वाले प्रोटीन हैं। उनके पास कुछ गुण हैं जो उन्हें जीवों में विशिष्ट कार्य करने की अनुमति देते हैं। ये क्षारीय या मूल प्रोटीन होते हैं, जिनमें आर्जिनिन और लाइसिन की काफी उच्च सामग्री होती है। अमीनो समूहों पर धनात्मक आवेशों के कारण, डीएनए के फॉस्फेट संरचनाओं पर विपरीत आवेशों के साथ एक इलेक्ट्रोस्टैटिक या नमक बंधन होता है।
यह बंधन काफी लचीला होता है, यह आसानी से नष्ट हो जाता है, और हिस्टोन और डीएनए में वियोजन होता है। क्रोमैटिन को एक जटिल न्यूक्लिक-प्रोटीन कॉम्प्लेक्स माना जाता है, जिसके अंदर अत्यधिक बहुलक रैखिक डीएनए अणु होते हैं, साथ ही साथ हिस्टोन अणुओं की एक महत्वपूर्ण संख्या भी होती है।
गुण
हिस्टोन आणविक भार की दृष्टि से काफी छोटे प्रोटीन होते हैं। सभी यूकेरियोट्स में उनके समान गुण होते हैं और समान वर्गों के हिस्टोन द्वारा पाए जाते हैं। उदाहरण के लिए, प्रकार H3 और H4 को आर्गिनिन से भरपूर माना जाता है, क्योंकि उनमें इसकी पर्याप्त मात्रा होती हैअमीनो एसिड।
विभिन्न प्रकार के हिस्टोन
ऐसे हिस्टोन को रूढ़िवादी माना जाता है, क्योंकि उनमें अमीनो एसिड अनुक्रम दूर की प्रजातियों में भी समान होता है।
H2A और H2B मध्यम लाइसिन प्रोटीन माने जाते हैं। इन समूहों के भीतर विभिन्न वस्तुओं की प्राथमिक संरचना में और साथ ही अमीनो एसिड अवशेषों के अनुक्रम में कुछ भिन्नताएं होती हैं।
हिस्टोन एच1 प्रोटीन का एक वर्ग है जिसमें अमीनो एसिड एक समान क्रम में व्यवस्थित होते हैं।
वे अधिक महत्वपूर्ण अंतर-ऊतक और अंतर-प्रजाति विविधताएं दिखाते हैं। लाइसिन की एक महत्वपूर्ण मात्रा को एक सामान्य गुण माना जाता है, जिसके परिणामस्वरूप इन प्रोटीनों को तनु लवणीय विलयनों में क्रोमेटिन से अलग किया जा सकता है।
सभी वर्गों के हिस्टोन मुख्य अमीनो एसिड के क्लस्टर वितरण की विशेषता है: अणुओं के सिरों पर आर्जिनिन और लाइसिन।
H1 में एक वैरिएबल एन-टर्मिनस है जो अन्य हिस्टोन के साथ इंटरैक्ट करता है, और सी-टर्मिनस लाइसिन से समृद्ध होता है, यह वह है जो डीएनए के साथ इंटरैक्ट करता है।
कोशिकाओं के जीवन के दौरान हिस्टोन संशोधन संभव हैं:
- मिथाइलेशन;
- एसिटिलेशन।
ऐसी प्रक्रियाओं से धनात्मक आवेशों की संख्या में परिवर्तन होता है, वे प्रतिवर्ती अभिक्रियाएँ हैं। जब सेरीन अवशेष फास्फोराइलेटेड होते हैं, तो एक अतिरिक्त ऋणात्मक आवेश प्रकट होता है। इस तरह के संशोधन हिस्टोन के गुणों और डीएनए के साथ उनकी बातचीत को प्रभावित करते हैं। उदाहरण के लिए, जब हिस्टोन एसिटिलेटेड होते हैं, तो जीन सक्रियण देखा जाता है, और डीफॉस्फोराइलेशन डीकॉन्डेन्सेशन और कंडेनसेशन का कारण बनता है।क्रोमैटिन।
संश्लेषण विशेषताएं
प्रक्रिया कोशिका द्रव्य में होती है, फिर इसे नाभिक में ले जाया जाता है, एस-अवधि में इसकी प्रतिकृति के दौरान डीएनए से जुड़ जाता है। कोशिका द्वारा डीएनए संश्लेषण की समाप्ति के बाद, सूचना हिस्टोन आरएनए कुछ ही मिनटों में क्षय हो जाता है, संश्लेषण प्रक्रिया रुक जाती है।
समूहों में विभाजन
गैर-हिस्टोन प्रोटीन विभिन्न प्रकार के होते हैं। पांच समूहों में उनका विभाजन सशर्त है, यह आंतरिक समानता पर आधारित है। उच्च और निम्न यूकेरियोटिक जीवों में महत्वपूर्ण संख्या में विशिष्ट गुणों की पहचान की गई है।
उदाहरण के लिए, H1 के बजाय, निचले कशेरुक जीवों के ऊतकों की विशेषता, हिस्टोन H5 पाया जाता है, जिसमें अधिक सेरीन और आर्जिनिन होता है।
यूकेरियोट्स में हिस्टोन समूहों की आंशिक या पूर्ण अनुपस्थिति से जुड़ी स्थितियां भी हैं।
कार्यक्षमता
इसी तरह के प्रोटीन बैक्टीरिया, वायरस, माइटोकॉन्ड्रिया में पाए गए हैं। उदाहरण के लिए, ई. कोलाई में, कोशिका में प्रोटीन पाए गए, जिसकी अमीनो अम्ल संरचना हिस्टोन के समान है।
नॉनहिस्टोन क्रोमैटिन प्रोटीन जीवित जीवों में महत्वपूर्ण कार्य करते हैं। न्यूक्लियोसोम की पहचान से पहले, ऐसे प्रोटीन के कार्यात्मक महत्व, नियामक और संरचनात्मक भूमिका के संबंध में दो परिकल्पनाओं का उपयोग किया गया था।
यह पाया गया कि जब पृथक क्रोमैटिन में आरएनए पोलीमरेज़ जोड़ा जाता है, तो प्रतिलेखन प्रक्रिया के लिए एक टेम्पलेट प्राप्त होता है। लेकिन उसकी गतिविधि का अनुमान हैशुद्ध डीएनए के लिए इसका केवल 10 प्रतिशत। यह हिस्टोन समूहों को हटाने के साथ बढ़ता है, और उनकी अनुपस्थिति में यह अधिकतम मूल्य है।
यह इंगित करता है कि हिस्टोन की कुल सामग्री आपको ट्रांसक्रिप्शन प्रक्रिया को नियंत्रित करने की अनुमति देती है। हिस्टोन में गुणात्मक और मात्रात्मक परिवर्तन क्रोमैटिन की गतिविधि को प्रभावित करते हैं, इसकी कॉम्पैक्टनेस की डिग्री।
विभिन्न कोशिकाओं में विशिष्ट mRNAs के संश्लेषण के दौरान हिस्टोन की नियामक विशेषताओं की विशिष्टता के प्रश्न का पूरी तरह से अध्ययन नहीं किया गया है।
शुद्ध डीएनए वाले विलयनों में हिस्टोन अंश के क्रमिक जोड़ के साथ, डीएनपी परिसर के रूप में अवक्षेपण देखा जाता है। जब क्रोमेटिन विलयन से हिस्टोन हटा दिए जाते हैं, तो घुलनशील क्षार में एक पूर्ण संक्रमण होता है।
गैर-हिस्टोन प्रोटीन के कार्य अणुओं के निर्माण तक सीमित नहीं हैं, वे बहुत अधिक जटिल और बहुआयामी हैं।
न्यूक्लियोसोम का संरचनात्मक महत्व
पहले इलेक्ट्रोमाइक्रोस्कोपिक और जैव रासायनिक अध्ययनों में, यह साबित हुआ कि डीपीएन की तैयारी में फिलामेंटस संरचनाएं होती हैं, जिनका व्यास 5-50 एनएम की सीमा में होता है। प्रोटीन अणुओं की संरचना के बारे में विचारों में सुधार के साथ, यह पता लगाना संभव था कि क्रोमेटिन फाइब्रिल के व्यास और दवा अलगाव की विधि के बीच सीधा संबंध है।
माइटोटिक क्रोमोसोम और इंटरफेज़ नाभिक के पतले वर्गों पर, ग्लूटाराल्डिहाइड के साथ पता लगाने के बाद, क्रोमेटेड तंतु पाए गए, जिनकी मोटाई 30 एनएम है।
फाइब्रिल्स के आकार समान होते हैंउनके नाभिक के भौतिक निर्धारण के मामले में क्रोमैटिन: ठंड के दौरान, छिलने के दौरान, समान तैयारी से प्रतिकृतियां लेना।
क्रोमैटिन के गैर-हिस्टोन प्रोटीन को क्रोमेटिन कण न्यूक्लियोसोम द्वारा दो अलग-अलग तरीकों से खोजा गया है।
अनुसंधान
जब नगण्य आयनिक शक्ति के साथ क्षारीय परिस्थितियों में इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी के लिए एक सब्सट्रेट पर क्रोमैटिन की तैयारी जमा की जाती है, तो मोतियों के समान क्रोमैटिन स्ट्रैंड प्राप्त होते हैं। उनका आकार 10 एनएम से अधिक नहीं होता है, और ग्लोब्यूल्स डीएनए सेगमेंट द्वारा परस्पर जुड़े होते हैं, जिनकी लंबाई 20 एनएम से अधिक नहीं होती है। प्रेक्षणों के क्रम में, डीएनए की संरचना और क्षय उत्पादों के बीच संबंध स्थापित करना संभव था।
दिलचस्प जानकारी
गैर-हिस्टोन प्रोटीन लगभग बीस प्रतिशत क्रोमेटिन प्रोटीन बनाते हैं। वे प्रोटीन हैं (उनको छोड़कर जो गुणसूत्रों द्वारा स्रावित होते हैं)। गैर-हिस्टोन प्रोटीन प्रोटीन का एक संयुक्त समूह है जो न केवल गुणों में बल्कि कार्यात्मक महत्व में भी एक दूसरे से भिन्न होता है।
उनमें से अधिकांश परमाणु मैट्रिक्स प्रोटीन को संदर्भित करते हैं, जो इंटरफेज़ नाभिक की संरचना और माइटोटिक गुणसूत्रों दोनों में पाए जाते हैं।
गैर-हिस्टोन प्रोटीन में विभिन्न आणविक भार वाले लगभग 450 व्यक्तिगत पॉलिमर शामिल हो सकते हैं। उनमें से कुछ पानी में घुलनशील हैं, जबकि अन्य अम्लीय घोल में घुलनशील हैं। विकृतीकरण एजेंटों की उपस्थिति में चल रहे पृथक्करण के क्रोमैटिन के साथ संबंध की नाजुकता के कारण, इन प्रोटीन अणुओं के वर्गीकरण और विवरण के साथ महत्वपूर्ण समस्याएं हैं।
नॉनहिस्टोन प्रोटीन नियामक पॉलिमर हैं,उत्तेजक प्रतिलेखन। इस प्रक्रिया के अवरोधक भी हैं जो डीएनए पर एक विशिष्ट अनुक्रम में बांधते हैं।
नॉनहिस्टोन प्रोटीन में न्यूक्लिक एसिड के चयापचय में शामिल एंजाइम भी शामिल हो सकते हैं: आरएनए और डीएनए मिथाइलिस, डीएनएस, पोलीमरेज़, क्रोमैटिन प्रोटीन।
कई समान बहुलक यौगिकों के वातावरण को उच्च गतिशीलता के साथ सबसे अधिक अध्ययन किए गए गैर-हिस्टोन प्रोटीन माना जाता है। उन्हें अच्छी इलेक्ट्रोफोरेटिक गतिशीलता, सामान्य नमक के घोल में निष्कर्षण की विशेषता है।
एचएमजी प्रोटीन चार प्रकार के होते हैं:
- HMG-2 (m.w.=26,000),
- HMG-1 (m.w.=25,500),
- HMG-17 (m.w.=9247),
- HMG-14 (m.w.=100,000)।
ऐसी संरचनाओं की एक जीवित कोशिका में हिस्टोन की कुल मात्रा का 5% से अधिक नहीं होता है। वे सक्रिय क्रोमैटिन में विशेष रूप से आम हैं।
HMG-2 और HMG-1 प्रोटीन न्यूक्लियोसोम में शामिल नहीं हैं, वे केवल लिंकर डीएनए अंशों को बांधते हैं।
प्रोटीन HMG-14 और HMG-17 न्यूक्लियोसोम के दिल जैसे पॉलिमर से जुड़ने में सक्षम हैं, जिसके परिणामस्वरूप DNP तंतुओं के संयोजन स्तर में परिवर्तन होता है, वे RNA पोलीमरेज़ के साथ प्रतिक्रिया के लिए अधिक सुलभ होंगे। ऐसी स्थिति में, एचएमजी प्रोटीन ट्रांसक्रिप्शनल गतिविधि के नियामकों की भूमिका निभाते हैं। यह पाया गया कि क्रोमेटिन अंश, जिसमें DNase I के प्रति संवेदनशीलता बढ़ गई है, HMG प्रोटीन से संतृप्त है।
निष्कर्ष
क्रोमैटिन के संरचनात्मक संगठन का तीसरा स्तर डीएनए का लूप डोमेन है। शोध के दौरान यह पाया गया कि केवलक्रोमोसोमल प्राथमिक घटकों के सिद्धांत को समझने से, समसूत्रण में गुणसूत्रों की एक पूरी तस्वीर इंटरफेज़ में प्राप्त करना मुश्किल है।
अधिकतम स्पाइरलाइज़ेशन के कारण 40 गुना डीएनए घनत्व प्राप्त होता है। गुणसूत्रों के आकार और विशेषताओं का वास्तविक विचार प्राप्त करने के लिए यह पर्याप्त नहीं है। यह तार्किक रूप से निष्कर्ष निकाला जा सकता है कि डीएनए असेंबली के उच्च स्तर भी होने चाहिए, जिसकी मदद से गुणसूत्रों को स्पष्ट रूप से चिह्नित करना संभव होगा।
वैज्ञानिक इसके कृत्रिम संघनन के परिणामस्वरूप क्रोमेटिन संगठन के समान स्तरों का पता लगाने में सक्षम हैं। ऐसी स्थिति में, विशिष्ट प्रोटीन डीएनए के कुछ वर्गों से जुड़ जाएंगे जिनके संबंध के स्थानों में डोमेन होते हैं।
यूकैरियोटिक कोशिकाओं में डीएनए लूप पैकिंग का सिद्धांत भी खोजा गया था।
उदाहरण के लिए, यदि पृथक नाभिक को टेबल सॉल्ट के घोल से उपचारित किया जाता है, तो नाभिक की अखंडता बनी रहेगी। इस संरचना को न्यूक्लियोटाइड के रूप में जाना जाने लगा। इसकी परिधि में महत्वपूर्ण संख्या में बंद डीएनए लूप शामिल हैं, जिसका औसत आकार 60 kb है।
क्रोमोमेरेस के प्रारंभिक अलगाव के साथ, उनसे हिस्टोन निकालने के बाद, लूपेड रोसेट जैसी संरचनाएं एक इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप के तहत दिखाई देंगी। एक सॉकेट में लूप की संख्या 15 से 80 तक होती है, डीएनए की कुल लंबाई 50 माइक्रोन तक पहुंचती है।
प्रायोगिक गतिविधियों के दौरान प्राप्त प्रोटीन अणुओं की संरचना और मुख्य कार्यात्मक विशेषताओं के बारे में विचार, वैज्ञानिकों को दवाओं को विकसित करने, अभिनव बनाने की अनुमति देते हैंआनुवंशिक रोगों के खिलाफ प्रभावी लड़ाई के तरीके।
