BIOLOGIA 8
Quali sono le principali caratteristiche delle proteine istoniche?
Le proteine istoniche sono innanzitutto proteine basiche, in quanto devono legarsi al DNA, che è un acido, tramite interazioni di carica. Inoltre sono sottoposte ad un'estrema attività regolativa e di trascrizione, in quanto è necessario una grande presenza di essa all'interno del nucleo. In particolare sono presenti in geni multicopia. Sono suddivisibili in 5 famiglie di istoni H1, H2A, H2B, H3, H4. Sono estremamente conservate e sono presenti anche negli arkea.
Quali amminoacidi sono più presenti tra le proteine istoniche?
Dato che sono proteine basiche avranno maggioranza di residui amminaocidici basici, in particolare arginina e lisina.
Che tipo di struttura caratterizza gli istoni?
Gli istoni sono tutti caratterizzati da un dominio globulare a polare. Ciò che li differenzia è la presenza di code. In particolare H1, H2A, H2B hanno code sia in N terminale che in C terminale, mentre H3 e H4 hanno code solo in N terminale. H1 è la più grande.
Cos'è la cromatina nativa? Cos'è la cromatina decondensata? Cosa si deduce dalla struttura della cromatina decondensata?
La cromatina nativa è la cromatina con diametro di 30nm, quando si trova ancora condensata. Se essa viene trattata cin agenti chimici si può "srotolare" fino a farle acquistare la struttura "decondensata" a 10 nm. Essa è caratterizzata da una strttura a collana di perle, in quanto è possibile notare delle piccole strtture globulari (perle) che è DNA avvolto da istoni e piccoli filamenti che collegano queste strutture, denominate DNA linker.
Cos'è il nucleosoma? Da che proteine è composto? Quanti nucleotidi per nucleosoma? Qual'è il ruolo di H1?
Il nucleosoma è la strttura sulla quale si basa il PRIMO LIVELLO di COMPATTAMENTO della cromatina. Esso è formato da DNA, 8 proteine istoniche, in particolare 2 H2A, 2 H2B, 2 H3, 2 H4, e una molecola di H1. Il DNA si avvolge attorno a questa struttura compiendo due giri, per un totale di 150 nucleotidi per nucleosoma. L'istone H1, essendo il più grande e robusto (ricordiamo che ha code istoniche sia in C che in N, e un dominio globulare apolare), viene posto all'entrata e all'uscita dei DNA linker, per stabilizzare la struttura.
Quanto è lunga una sequenza di DNA linker? Ogni quanti nucletotidi si ripete quindi un nucleosoma?
Una sequenza di DNA linker è lunga circa 50 nucleotidi, mentre un nucleosoma si ripete ogni 200 nucleotidi.
Che struttura secondaria caretterizza gli istoni? Dove avviene l'interazione fra DNA e istoni?
Gli proteine istoniche sono caratterizzate da struttura secondaria ad alfa elica. L'interazione fra DNA e istoni avviene a livello del solco minore. In particolare le code istoniche fuorisescono dal core proteico e si avvolgono sopra la molecola di DNA, creando interazioni di carica con esse. Il legame che si forma è molto forte. Inoltre, pur non essendoci sequenza specificità bisogna sottolineare come gli istoni abbiano delle sequenze di preferenza per avvolgersi al DNA, ovvero TT, TA e AA.
Che legami si instaurano fra DNA e proteine istoniche?
Fra DNA e proteine istoniche si formano 3 tipi di legami?
- interazioni idrofobiche
- legami salini dovuti alle interazioni di carica
- legami a idrogeno
Come avviene l'assemblaggio dei nucleosomi?
L'assemblaggio avviene in quest'ordine:
- si formano dimeri H3-H4 e dimeri H2A-H2B
- due dimeri H3-H4 si associano e entrano in contatto con una molecola di DNA
- a questo punto due dimeri di H2A-H2B si associano alla molecola e formano l'ottamero completo
Come sono rivolte le code N terminali?
Le code N terminali sono sempre rivolte verso l'esterno della struttura e possono andare incontro ad importanti modificazioni post traduzionali, in quanto regolano la struttura e quindi l'attività trascrizionale stessa.
Perchè deve essere garantita dinamicità? Da che cosa è garantita?
Le proteine istoniche devono essere estremamente dinamiche in quanto il DNA si deve continuamente avvolgere e svolgere intorno ad essi per controllare la trascrizione. Il distacco fra core istonico e DNA è mediato da molecole accessorie che compongono il CRC (complesso di rimodellamento della cromatina). Essi sono grandi complessi proteici (circa 10 subunità proteiche) che hanno il compito di:
- utilizzare l'ATP, idrolizzandolo, per far scorrere il DNA al di sopra del nucleosoma e permettere la trascrizione
- eliminare in parte o completamente il core proteico
- sostituire istoni all'interno del core, con varianti istoniche appartenenti alla stessa famiglia.
Inoltre esistono anche altre molecole che garantiscono la dinamicità del nucleosoma, chiamate chaperonine istoniche.
A cosa sono dovuti i livelli di compattamento superiori della cromatina? Che diametro si raggiunge? Quali sono i principali modelli della cromatina che conosciamo?
I livelli superiori di compattamento della cromatina sono dovuti in primis alle interazioni fra i nucleosomi grazie alle code istoniche che sporgono dal core proteico, e alla proteina H1 che stabilizza la struttura, grazie alle sue lunghe code in C terminale e N terminale. Si raggiunge una cromatina con diametro di 30 nm. Inoltre conosciamo due tipi di strutture: una a zig zag, mentre l'altra a solenoide.
Che tipi di modificiazioni post traduzionali abbiamo analizzato a lezione? Sono reversibili? E' possibile avere più modificazioni sulla stessa coda?
Su residui di lisina abbiamo:
- acetilazione, che aumenta l'attività trascrizionale, ovvero decondensa la cromatina
- metilazione o deacetilazione, diminuisce l'attività trascrizionale, ovvero condensa la cromatina
- SUMOilazione, aggiunta di proteine SUMO
- ubiquitinazione, aggiunta dell'ubiquitina
Su residui di serina invece:
- fosforilazione
Sì, sono reversibili e Sì, le code istoniche possono subire più modificazioni ad una stessa coda istonica.
A cosa serve modificare le code istoniche?
Modificare le code istoniche serve a alterare l'affinità degli istoni per la molecola di DNA. Questo è necessario per rendere la molecola di DNA disponibile all'interazione con altre molecole (ad esempio nel processo di trascrizione).
Qual è l'istone che riceve più modifiche post traduzionali?
L'istone che riceve più modifiche post traduzionali è H3
Quali sono gli enzimi che guidano l'attività di modifica della cosa istonica?
Gli enzimi che guidano la modificazione delle code istoniche sono molte fra cui le istone acetiltransferasi e le istone deacetilasi.
Quali sono le principali varianti dell'istone H3?
Le princiapli variantid dell'istone H3 sono: H3.3 che promuove l'attività trascrizionale e CENP-A che ha dei domini addizionali, inserito nel centromero, dedicati al coordinamento della creazione del cinetocore
Quali sono le principali varianti dell'istone H2A?
Le principali varianti dell'istone H2AX, che si occupa della riparazione del DNA, H2AZ, che regola l'espressione genetica ed è presente nella segregazione dei cromosomi e macroH2A che si trova in zone della cromatina altamente represse come il cromosoma X inattivato.