ماهي الهستونات ووظائفها

ما هي الهستونات

الهيستونات هي عائلة من البروتينات الأساسية التي ترتبط بالحمض النووي في النواة وتساعد على تكثيفه في الكروماتين ، وهي بروتينات قلوية أي أن الأس الهيدروجيني هو الأساسي ، وتسمح لها الشحنات الإيجابية بالارتباط بالحمض النووي ، وتوجد داخل نواة الخلايا حقيقية النواة ، ويتم تجميع الحمض النووي والهستونات معًا ليكونا النيوكليوسوم ، وتشكل النيوكليوسوم حزمة تسمى الكروماتين ، ويشكل كروماتينان كروموسومًا.[1]

وظائف الهستونات

أنواع الهستونات

ما هو الكروماتين 

الكروماتين هو مركب من الحمض النووي والبروتينات التي تشكل الكروموسومات داخل نواة الخلايا حقيقة النواة ، ولا يظهر الحمض النووي في السلاسل الخطية الحرة ، فهو مكثف للغاية وملفوف حول البروتينات النووية حتى يتناسب مع النواة ، الكروماتين موجود في شكلين ، الشكل الأول يسمى euchromatin ويكون أقل تكثيفًا ويمكن نسخه ، والشكل الثاني المسمى heterochromatin وهو مكثف جداً وعادة لا يتم نسخه.تحت المجهر يشبه الكروماتين حبات على خيط ، وتسمى الحبيبات النيوكليوسومات ، ويتكون كل نيوكليوسوم من دنا ملفوف حول ثمانية بروتينات تسمى الهستونات ، ثم يتم لف النيوكليوسومات في دوامة 30 نانومتر تسمى الملف اللولبي ، حيث تدعم بروتينات الهيستون الإضافية بنية الكروماتين ، وأثناء الانقسام الخلوي ، تظهر بنية الكروماتين والكروموسومات تحت المجهر الضوئي ، وتتغير في الشكل مع تكرار الحمض النووي وفصله إلى خليتين.[3]

ما هي النيوكليوسومات

النيوكليوسوم هو الوحدة الأساسية لتعبئة الحمض النووي ، وهو يتألف من جزء من دنا ملفوف حول ثماني لب من 8 بروتينات هيستون ، اثنان من كل من الهستونات الأساسية ، تبرز ذيول بروتينات الهيستون هذه ، حيث يمكن تعديلها عن طريق عدد من أنواع مختلفة من هيستون أسيتيل ترانسفيرازات ، و methyltransferases ، و PARPs ، وغيرها من الإنزيمات اللاجينية ، وتقوم العديد من هذه الإنزيمات بتعديل مواقع محددة جدًا ، على سبيل المثال  EZH2 ، على وجه التحديد ثلاثي ميثيلات اللايسين في الموضع 27 في هيستون H3 ، وترتبط النيوكليوسومات ببعضها البعض بواسطة هستونات رابط H1 / H5 لتشكيل سلسلة تشبه حبة من النيوكليوسومات ، والتي تشكل الكروموسومات.وظيفة النيوكليوسوم يخدم النيوكليوسوم ثلاث وظائف أساسية ، وهم :أولاً: يحقق المستوى الأول من الضغط الجينومي ، وينظم 200 زوج من الحمض النووي. ثانيًا: يعمل النيوكليوسوم كمحور إشارات لعمليات الكروماتين من خلال توفير سقالة لربط إنزيمات الكروماتين وعرض مجموعة اندماجية من التعديلات اللاحقة للترجمة (PTMs) ، تنظم هذه المجموعة من PTMs أيضًا توظيف إنزيمات الكروماتين ويضبط كلا من الاستقرار النووي والضغط العالي للكروماتين.ثالثًا: يمكن للنيوكليوسوم أن يتجمع ذاتيًا في هياكل كروماتين عالية المستوى ، مما يسمح بمزيد من ضغط الجينوم ، والمستوى الأول من الضغط العالي ، والمستوى هو ألياف الكروماتين وتكون 30 نانومتر ، حيث تم إنشاء العديد من النماذج لها بناءً على البيانات التجريبية باستخدام المجهر الإلكتروني المبرد (cryo-EM) وعلم البلورات بالأشعة السينية.[4]

 البروتينات الغير هستونية 

بروتينات كروماتين غير هيستون هي مجموعة غير متجانسة من البروتينات التي تعمل في النواة حقيقية النواة كجزء من مجمعات كبيرة متعددة الوحدات ، وتلعب أدوارًا مهمة في تنظيم العديد من العمليات مثل إعادة تشكيل الجسيمات النووية ، وتكرار الحمض النووي ، وتخليق ومعالجة الحمض النووي الريبي ، والنقل النووي ، وهرمون الستيرويد والانتقال بين الطور والانقسام.وتشتمل المجموعة على بروتينات تنظم تجميع الكروماتين ، مثل SWI / SNF ، والبروتينات التي تنظم تجميع المعززات والنسخ ، مثل بروتينات المجموعة A عالية الحركة ، وتعديل البروتينات ، مثل هيستون أسيتيل ، ديستي لاز وميثيل ، والبروتينات التي تساعد الكروموسومات على التكثيف ، مثل توبويزوميراز II والعديد من البروتينات الأخرى التي تشارك بشكل عام في إنشاء مجالات الكروماتين الوظيفية والديناميكية.[5]