Histones

Histones adalah bagian dari inti sel. Kehadiran mereka merupakan ciri pembeda antara organisme uniseluler (bakteri) dan organisme multiseluler (manusia, hewan atau tumbuhan). Sangat sedikit strain bakteri yang memiliki protein yang mirip dengan histon. Evolusi telah menghasilkan histon untuk mengakomodasi rantai DNA yang sangat panjang, juga dikenal sebagai materi genetik, dengan lebih baik dan lebih efektif dalam sel makhluk hidup tingkat tinggi. Karena jika genom manusia dilepas, panjangnya kira-kira 1-2 m, tergantung pada tahap sel di mana sebuah sel berada.

Apa itu histon?

Pada makhluk hidup yang lebih berkembang, histon terdapat di inti sel dan memiliki proporsi tinggi asam amino bermuatan positif (terutama lisin dan arginin). Protein histon dibagi menjadi lima kelompok utama - H1, H2A, H2B, H3, dan H4. Urutan asam amino dari empat kelompok H2A, H2B, H3 dan H4 hampir tidak berbeda di antara makhluk hidup yang berbeda, sementara ada lebih banyak perbedaan untuk H1, histon penghubung. Dalam kasus sel darah merah burung yang mengandung nukleus, H1 bahkan telah sepenuhnya digantikan oleh gugus histon utama lainnya, yang disebut H5.

Kemiripan yang besar dari sekuens pada sebagian besar protein histon berarti bahwa pada kebanyakan organisme, "pengemasan" DNA terjadi dengan cara yang sama dan struktur tiga dimensi yang dihasilkan sama efektifnya untuk fungsi histon. Dalam perjalanan evolusi, perkembangan histon pasti terjadi sangat awal dan harus dipertahankan bahkan sebelum mamalia atau manusia muncul.

Anatomi & struktur

Segera setelah rantai DNA baru terbentuk dari basa individu (disebut nukleotida) di dalam sel, rantai itu harus "dikemas". Untuk tujuan ini, protein histon dimerisasi, yang kemudian masing-masing membentuk dua tetramer. Akhirnya, inti histon terdiri dari dua tetramer, oktamer histon, di mana untai DNA dibungkus dan sebagian menembus. Dengan demikian, oktamer histon terletak pada struktur tiga dimensi di dalam untai DNA yang terpelintir.

Delapan protein histon dengan DNA di sekitarnya membentuk seluruh kompleks nukleosom. Area DNA antara dua nukleosom disebut DNA penghubung dan terdiri dari sekitar 20-80 nukleotida. DNA penghubung bertanggung jawab untuk DNA "memasuki" dan "meninggalkan" histone octamer. Jadi, nukleosom terdiri dari sekitar 146 nukleotida, satu bagian DNA penghubung, dan delapan protein histon, sehingga 146 nukleotida tersebut membungkus 1,65 kali di sekitar oktamer histon.

Selanjutnya, setiap nukleosom dikaitkan dengan molekul H1, sehingga titik masuk dan keluar DNA disatukan oleh histon penghubung dan kekompakan DNA meningkat. Sebuah nukleosom memiliki diameter sekitar 10-30 nm. Banyak nukleosom membentuk kromatin, rantai DNA-histon panjang yang terlihat seperti untaian mutiara di bawah mikroskop elektron. Nukleosom adalah "mutiara" yang dikelilingi atau dihubungkan oleh DNA seperti tali.

Sejumlah protein non-histon mendukung pembentukan nukleosom individu atau seluruh kromatin, yang pada akhirnya membentuk kromosom individu jika sebuah sel akan membelah. Kromosom adalah jenis kompresi kromatin maksimum dan dapat dikenali dengan mikroskop cahaya selama pembelahan inti sel.

Fungsi & tugas

Seperti disebutkan di atas, histon adalah protein dasar bermuatan positif, sehingga mereka berinteraksi dengan DNA bermuatan negatif melalui tarikan elektrostatis. DNA "membungkus" di sekitar histone octamers sehingga DNA menjadi lebih kompak dan cocok dengan nukleus setiap sel. H1 memiliki fungsi untuk mengompresi struktur kromatin tingkat yang lebih tinggi dan sebagian besar mencegah transkripsi dan translasi, yaitu penerjemahan bagian DNA ini menjadi protein melalui mRNA.

Bergantung pada apakah sel sedang "istirahat" (interfase) atau membelah, kromatin kurang atau lebih terkondensasi kuat, yaitu dikemas. Dalam interfase, sebagian besar kromatin kurang terkondensasi dan oleh karena itu dapat ditranskripsikan menjadi mRNA, yaitu dibaca dan kemudian diterjemahkan menjadi protein. Histon mengatur aktivitas gen gen individu di sekitarnya dan memungkinkan transkripsi dan pembuatan untaian mRNA.

Ketika sel mulai membelah, DNA tidak diterjemahkan menjadi protein, tetapi didistribusikan secara merata di antara dua sel anak yang dibuat. Karenanya kromatin sangat terkondensasi dan juga distabilkan oleh histon. Kromosom menjadi terlihat dan dapat didistribusikan ke sel yang baru muncul dengan bantuan banyak protein non-histon lainnya.

Penyakit

Histon sangat penting dalam penciptaan makhluk hidup baru. Jika, karena mutasi pada gen histon, satu atau lebih protein histon tidak dapat dibentuk, organisme ini tidak dapat hidup dan perkembangan selanjutnya dihentikan sebelum waktunya. Hal ini terutama disebabkan oleh konservasi urutan histon yang tinggi.

Akan tetapi, telah diketahui bahwa pada anak-anak dan orang dewasa dengan berbagai mutasi tumor otak ganas dapat terjadi pada berbagai gen histon sel tumor. Mutasi pada gen histon telah dijelaskan di atas semuanya dalam apa yang disebut glioma. Ekor kromosom memanjang juga ditemukan pada tumor ini. Bagian ujung kromosom ini, yang disebut telomer, biasanya bertanggung jawab atas umur panjang kromosom. Dalam konteks ini, tampak bahwa telomere yang memanjang pada tumor dengan mutasi histon memberikan keuntungan kelangsungan hidup pada sel-sel yang mengalami degenerasi ini.

Sementara itu, jenis kanker lain yang diketahui mengalami mutasi pada berbagai gen histon menghasilkan protein histon yang bermutasi yang tidak atau hanya menjalankan tugas pengaturannya dengan buruk. Temuan ini saat ini digunakan untuk mengembangkan bentuk terapi untuk tumor ganas dan agresif.