Архитектурные белки, упаковывающие ДНК у всех организмов ДНК
Огромная длина двойной спирали ДНК по отношению к размерам содержащей ее органеллы требует плотной упаковки, и для этой цели развились архитектурные белки. Первый уровень упаковки укорачивает двойную спираль и защищает ее от повреждений, но все еще предоставляет ДНК-полимеразе полный доступ к каждой паре оснований в каждом клеточном цикле. Кроме того, эти архитектурные белки облегчают сворачивание более высокого порядка, чтобы еще больше сократить длину хромосомы. Возможно из-за жестких требований к упаковке ДНК почти у всех клеточных форм жизни обнаруживаются лишь два структурных класса архитектурных белков ( Malik and Henikoff, 2003 ). Бактериальная ДНК упакована белками HU , эукариотическая ДНК - гистонами , а ДНК архей упакована либо белками HU, либо гистонами.
Гистоны упаковывают ДНК в нуклеосомные частицы, и эта архитектурная роль может объяснить тот факт, что гистоны составляют половину массы эукариотической хромосомы. Однако было также обнаружено, что гистоны играют многообразные роли в экспрессии генов, сегрегации хромосом, репарации ДНК и других базовых хромосомных процессах у эукариот. Специфические требования, предъявляемые этими хромосомными процессами, привели к развитию разных вариантов гистонов . Включение вариантного гистона в нуклеосому представляет потенциально глубокое изменение хроматина. Действительно, проведенные исследования показали, что некоторые варианты гистонов откладываются разными комплексами сборки нуклеосом, что позволяет предполагать, что хроматин диверсифицируется, по крайней мере частично, включением и замещением вариантов гистонов.
Четыре коровых гистона различаются в отношении их склонности диверсифицироваться в варианты. Например, у человека имеется только один изотип Н4 , но несколько паралогов H2A с разными свойствами и функциями. Очевидно, разное положение коровых гистонов в нуклеосомной частице подвергало их действию разных эволюционных сил, приводя к важным диверсификациям Н2A и НЗ , но не Н2В и Н4 . Наличие геномных последовательностей от самых разнообразных эукариот позволяет нам сделать вывод, что эти диверсификации произошли в разное время в ходе эволюции эукариот. Однако явная диверсификация анцестрального белка "гистоновой свертки" (histone fold protein) в знакомые четыре коровых гистона должна была произойти на ранних этапах эволюции эукариотического ядра или даже, возможно, еще раньше. Рассматривая эти древние события, мы узнаем о тех силах, которые привели к последующей диверсификации в современные варианты.
