Definicja białka niehistonowe chromatyny (ang. nonhistone chromatin proteins, nonhistone proteins)

Skrót polski
białka NHC

Skrót
NHCP, NHP

Opis hasła
Białka jądrowe związane z DNA, odmienne od histonów i protamin, cechuje je wybitna niejednorodność pod względem masy cząsteczkowej (5-150 kDa), pI (3,7-9,0) i stosunku aminokwasów kwaśnych do zasadowych (0,9-4,0). Często zawierają tryptofan (do ok. 1%, nie występuje w histonach i protaminach), a także aminokwasy ulegające posyntetycznym modyfikacjom w postaci grup fosforanowych, acetylowych, tiolowych, polimerów ADP-rybozy, reszt cukrowych, głównie N-acetyloglukozaminy. Stanowią przeważnie od 50 do 150% całkowitej zawartości DNA w chromatynie; znacznie ich mniej w erytrocytach jądrzastych (ok. 20%), a zwłaszcza w gruczołach jądrowych pstrąga (tylko 5% chromatynowego DNA). Zawartość białek NHC koreluje z aktywnością biologiczną komórki i jej jądra. Rozpatruje się je jako duży zbiór odrębnych białek (od kilkudziesięciu do kilkuset, a nawet ponad 500 komponentów).

Wyróżnia się 3 kryteria klasyfikacji białek NHC: 1) powinowactwo do DNA - białka słabo, silnie i bardzo silnie związane z DNA; 2) powszechność występowania - białka NHC uniwersalne (występujące we wszystkich komórkach) i specyficzność dla poszczególnych typów komórek; 3) aktywność enzymatyczną. Pod tym względem różnicuje się NHCP enzymatyczne, w tym enzymy, dla których substratem są kwasy nukleinowe (m.in. polimerazy DNA i RNA, terminalne nukleotydylotransferazy, ligazy i kinazy polinukleotydowe, metylotransferazy, topoizomerazy oraz DNazy i RNazy), a także białka NHC, dla których substratem są białka chromatynowe, w tym proteinazy obojętne, alkaliczne i kwasowe, fosfotransferazy (kinazy), fosfatazy, metylo- i acetylotransferazy, deacetylazy oraz enzymy metabolizmu ADP-rybozy, tj. syntetazy poli(ADP-ryboza), glikohydrolazy poli(ADP-ryboza), hydrolazy rozszczepiające połączenia białko-(ADP-ryboza) i NMN-adenylilotransferazy. Zadaniem wszystkich enzymów oddziałujących na białka są modyfikacje posyntetyczne histonów i białek NHC w celu modulowania ich struktury i funkcji. Wśród białek NHC nieenzymatycznych dominują białka strukturalne w tym głównie białka HMG (high-mobility group) i LMG (low-mobility group) tj. białka o wysokiej i niskiej ruchliwości elektroforetycznej (odpowiednio). W gąszczu białek NHC - obok cząsteczek uniwersalnych o charakterze głównie strukturalnym i enzymatycznym - zidentyfikowano sporo niehistonowych regulatorów funkcji określonych komórek, np. inhibitorów transkrypcji (I-NHC), odmiennych w komórkach prawidłowych i nowotworowych, stymulatorów polimerazy RNA klasy II (B) itp. Uniwersalnymi i najwcześniej dokładnie zanalizowanymi cząsteczkami NHCP są białka HMG. Termin wprowadzony w 1972 r. (Goodwien i Johns, FEBS Lett. 21, 103) dla białek wykrytych przez Johnsa w 1964 r. jako zanieczyszczenie silnie lizynowego histonu H1 (Biochem. J. 92, 55) i odznaczjących się wydatną ruchliwością elektroforetyczną w żelu poliakrylamidowym. Spośród innych białek NHC wyróżniają się następującymi właściwościami: 1) są małocząsteczkowe (8-28 kDa) i występują najpowszechniej w komórkach wyższych Eukaryota (ok. 10⁶ cząsteczek na jądro) oraz w pozostałych 3 królestwach (rośliny, grzyby i pierwotniaki), a nawet u Prokaryota (białka HMG-podobne); 2) jako luźno związane z DNA dają się ekstrahować z chromatyny roztworami 0,35 M NaCl lub 0,75 M HClO₄, nie wytrącają się w środowisku 2% TCA w przeciwieństwie do izolowanych wraz z nimi białek LMG; 3) ze względu na odmienną m.cz. i rozpuszczalność w 10% TCA białka HMG ujmuje się w 2 grupy, tj. wielkocząsteczkowe (ok. 26 kDa) nierozpuszczalne w 10% TCA oraz małocząsteczkowe (8-12 kDa) rozpuszczalne w 10% TCA. Do pierwszej zalicza się białka HMG-1, HMG-2, HMG-E (typowe dla erytrocytów ptaków) oraz białko H6 i HMG-T (z gruczołów jądrowych pstrąga), natomiast do grupy II - 2 klasy: HMG-14/HMG-17 oraz niedawno wykryte HMG-I/HMG-Y w tkance nowotworowej; 4) mają niespotykany skład aminokwasowy, w przybliżeniu połowa ich reszt to aminokwasy zasadowe (ok. 25 mol% i więcej, jak w histonach) oraz kwaśne (20-30 mol%, w odróżnieniu od histonów). Cechuje je wyjątkowo wysoka zawartość Lys (19-24 mol%) oraz Pro (7 mol% i więcej). 5) Analiza sekwencji aminokwasowej HMG sugeruje, że są to białka ewolucyjnie konserwatywne i mające kilka funkcjonalnych domen, tj. N-terminalną wzbogaconą, podobnie jak w histonach, w zasadowe aminokwasy, a więc wiążącą się z DNA oraz ujemnie naładowaną domenę C-terminalną, niespotykaną w żadnym z histonów. 6) Budowa aminokwasowa HMG-17 (m.cz. 9247, 89 aminokwasów) z grasicy - pierwszego NHCP zanalizowanego w aspekcie struktury I-rzędowej (Walker i wsp. 1977 Eur. J. Biochem. 76, 461) jest wręcz wyjątkowa: Ala + Pro + Gly stanowią 42,5 mol% wszystkich reszt, przy braku Cys, His, Met, Ile, Phe, Try i Trp. 7) Są to białka strukturalne. Cząsteczki klasy HMG-1/-2 wiążą się z łącznikowym DNA i prawdopodobnie uczestniczą w procesie replikacji DNA i chromosomów. Białka klasy HMG-14/-17 oddziałują z nukleosomami i aktywnie transkrybowaną chromatyną, zaś klasy HMG-I/-Y wykazują wybitne powinowactwo do sekwencji zasobnych w pary A-T i być może odgrywają pewną rolę w kondensacji tych regionów chromatyny podczas mitozy.