Definicja białka histonopodobne lub białka zasocjowane z nukleoidem (ang. histone-like proteins)

Skrót polski
HLP

Opis hasła
Występujące u Prokaryota białka przypominające histony eukariotyczne.
Od końca XIX w. pojawiały się doniesienia sugerujące istnienie w bakteriach struktury podobnej do jądra, a od końca lat 30. - białek z nią zasocjowanych [1, 2], jednak dopiero w 1975 r. zaanonsowano realną obecność i charakterystykę kwasorozpuszczalnych, histonopodobnych białek w Archaebacteria (Thermoplasma acidophilum) [3] i w Eubacteria (Escherichia coli) [4]. Obalono tym dotychczasowe przekonanie, że jedną z różnic pomiędzy Pro- i Eukaryota jest brak histonów u tych pierwszych. Od tamtego czasu wydzielono i zanalizowano wiele cząsteczek HLP (Tabela). Nazewnictwo HLP opiera się przeważnie na zasadzie: do litery H, oznaczającej histonopodobność, dodaje się pierwsze litery nazwy rodzajowej i gatunkowej bakterii, z której wyizolowano opisywane białka.
Cząsteczki HLP cechują następujące właściwości przypominające histony eukariotyczne: 1) kwasorozpuszczlność, tj. łatwa ekstrahowalność przy użyciu rozcieńczonych roztworów kwasów mineralnych; 2) niewielka masa (7-28 kDa) i wysoki punkt izoelektryczny (9-10); 3) zbliżony skład aminokwasowy (przewaga zawartości Lys, Arg i Ala przy braku lub minimalnej ilości Trp i Tyr) oraz konserwatywność struktury pierwszorzędowej; 4) występowanie w dużej liczbie kopii na komórkę (od 20000 do 120000); 5) współizolowanie z DNA i powinowactwo do DNA in vivo i in vitro; 6) łatwość tworzenia dimerów i wyższych polimerów; 7) zdolność formowania struktur nukleosomopodobnych, ale przez jeden rodzaj białka, a nie przez 4 histony jak w przypadku nukleosomu eukariotycznego. Nadal jest jednak za mało danych nt. funkcjonowania cząsteczek HLP w żywych komórkach bakterii.
Pierwszą scharakteryzowaną bliżej cząsteczką HLP wyizolowano z E. coli (szczep U93), nadając jej najpierw nazwę czynnika U, a następnie białka HU. Jest to najobficiej występujące białko związane z DNA E. coli. Egzystuje jako heterodimer ab (30000-50000 na komórkę) upakowując w superzwoje tylko 1/6 genomowego DNA; podjednostki HUa i HUb, identyczne w 70%, kodowane są przez odrębne geny (hupA i hupB) i wykazują aminokwasową homologię z histonem H2B.

Ponadto w E. coli występują białka IHF i H-NS. Białko IHF (ang. intergation host factor), wykryte jako bakteryjny czynnik niezbędny do integracji DNA bakteriofaga l z genomem gospodarza (z chromosomem E. coli), jest zasadowym heterodimerem złożonym z 2 podjednostek (IHFa i IHFb) o zbliżonej strukturze drugorzędowej i wykazujących jedynie 30% identycznych aminokwasów kodowanych przez geny himA i himB (obecnie ihfA i ihfB). W przeciwieństwie do białek HU, cząsteczki IHF rozpoznają specyficzne sekwencje DNA. Wybiórczość wobec regionów A-T DNA E. coli wykazuje białko H-NS (nazywane również H1a), małe, lecz nie zasadowe (pI ok. 7,5), kodowane przez gen hns i ulokowane głównie w nukleoidzie. Jednoczesny brak cząsteczek HU, IHF i H-NS jest dla komórki letalny. Ustalono już sekwencję aminokwasową dla białek HU lub HU-podobnych wydzielonych z ok. 40. gatunków bakterii (Archaea i Bacteria). Stanowią one rodzinę białek typu HU, która obejmuje 4 podrodziny: I, białka IHF; II, homodimeryczne białka HU; III, heterodimeryczne białka HU; IV, pozostałe.
Białko HU z Bacillus stearothermophilus (HBs) zbadano krystalograficznie. Funkcjonalną jednostką okazał się dimer (2xHBs) o kształcie homaropodobnym zawierający a-heliksową część globularną oraz 2 giętkie ramiona (utworzone przez antyrównoległe łańcuchy polipeptydowe o konfiguracji b), oddziałujące ze szkieletem fosforanowym DNA, promując formowanie cząstek nukleosomopodobnych z ujemnymi superzwojami DNA.

Białka histonopodobne biorą udział we wszystkich procesach komórek bakteryjnych, w których uczestniczy DNA, a zwłaszcza w replikacji, rekombinacji, transpozycji i transkrypcji, w ogóle w regulacji prawidłowego metabolizmu, w jakim istotną rolę odgrywa precyzyjnie ukształtowana cząsteczka DNA.