Next: Histon H1 poza komórką Up: Histon H1 jako specyficzny Previous: Histon H1 jako specyficzny   Spis rzeczy

Histon H1 w cytoplazmie

Już stosunkowo wczesne prace pokazały, że w cytoplazmie komórek ssaków występuje duża ilość histonu H1 (Zlatanova i wsp., 1980). Także nowsze badania dowodzą, że w komórkach ssaków histon H1 występuje zarówno na terenie jądra komórkowego, gdzie wiąże się z chromatyną, jak i w cytoplazmie, gdzie może pełnić inne funkcje (Bleher i Martin, 1999). W ludzkich komórkach HeLa histon H1 występuje w dwu zasadniczych formach, różniących się stopniem fosforylacji (patrz poprzednia część Wstępu). Przy użyciu przeciwciał monoklonalnych specyficznych wobec globularnej, zasadniczo nieufosforylowanej domeny histonu H1, oraz przeciwciał poliklonalnych skierowanych przeciwko hiperfosforylowanym cząsteczkom H1 ustalono, że w cytoplazmie komórek HeLa obecne są liczne miejsca reagujące z przeciwciałami poliklonalnymi, co można było wykryć przy pomocy metod immunocytochemicznych. Jako że do fosforylacji histonu łącznikowego dochodzi na terenie jądra komórkowego (Oliver i wsp., 1974), otrzymany wynik wskazuje na przemieszczanie się histonu H1 z cytoplazmy (gdzie zostaje wytworzony) do jądra (gdzie ulega fosforylacji), a następnie ponownie do cytoplazmy. Wtórny transport silnie ufosforylowanych cząsteczek histonu łącznikowego z chromatyny jądrowej do cytoplazmy rozpoczyna się już podczas wczesnej fazy S cyklu komórkowego, aby osiągnąć maksimum podczas mitozy. Pod koniec fazy syntezy, liczba ufosforylowanych cząsteczek histonu H1 jest wyższa w cytoplazmie, niż w jądrach komórkowych. W końcowej fazie mitozy, telofazie, dochodzi za to do gwałtownego spadku zawartości histonów H1, zarówno w jądrze, jak i w cytoplazmie. Warto jednak zwrócić uwagę na dużą różnicę intensywności sygnałów immunocytochemicznych pomiędzy jądrowym (nieufosforylowanym) a cytoplazmatycznym (ufosforylowanym) histonem H1, świadczącą o tym, że w cytoplazmie histon łącznikowy osiąga przeszło 10-krotnie niższe stężenie, niż w jądrze (Bleher i Martin, 1999). Jaką funkcję może pełnić histon H1 na terenie cytoplazmy? Dane na ten temat nie są w żadnym razie pełne, lecz istnieje kilka niezwykle interesujących doniesień, wskazujących na potencjalne obszary działania histonów łącznikowych na terenie tego kompartmentu komórkowego. I tak, badania nad stabilnością mikrotubul wchodzących w skład wici i rzęsek jeżowców i pierwotniaków pokazały, że histon H1 może być czynnikiem stabilizującym mikrotubule in vivo (Multigner i wsp., 1992). Przy pomocy mikroskopii elektronowej i znakowania specyficznymi przeciwciałami pokrytymi złotem udowodniono, że histon H1 jeżowca Paracentrotus lividus (a także gatunków  Lytechinus pictus i Arbacia lixula) jest w stanie chronić istniejące już mikrotubule witek plemników tych zwierząt przed rozkładem spowodowanym przez niską temperaturę, chociaż badania in vitro pokazały, że nie pobudza procesu składania tubuliny w funkcjonalne mikrotubule (przeczą temu inne badania in vitro, w których wykazano, że histon H1 jest zdolny również do inicjacji procesu składania tubuliny zarówno w zwykłe mikrotubule, jak i dwuścienne  makrotubule (Bohm i wsp., 1990; Unger i wsp., 1988). Dalsze prace pozwoliły na ustalenie, że histon H1 wykazuje podobną funkcję stabilizowania mikrotubul także u organizmów innych niż jeżowce, takich jak słabo spokrewnione ze sobą orzęski Paramecium tetraurelia i Euplotes aediculatus, a także zielenica Chlamydomonas rheinhardii, przy czym w tym przypadku ochronie podlegały mikrotubule odpowiednio z rzęsek i wici. We wszystkich zbadanych układach wykorzystano metodę lokalizacji immunofluorescencyjnej, potwierdzając rolę histonu H1, a także wskazując, że mechanizm stabilizacji mikrotubul zależy od wiązania się pozajądrowego histonu H1 na całej długości wici. Jednocześnie potwierdzono w ten sposób podwójną lokalizację histonu H1 w jądrze, jak i poza nim, chociaż nie ma pewności, czy histon H1 wiążący się do wici nie ulegał specyficznym modyfikacjom potranslacyjnym. Co ciekawe, same mikrotubule przypominają pod wieloma względami histony (Strahl i Allis, 1999). Tak jak one, są heterodimerami złożonymi z powtarzalnych podjednostek (\( alpha \)- i \( beta \)-tubuliny), i tak jak one podlegają licznym modyfikacjom posttranslacyjnym, takim jak fosforylacja i acetylacja (Luduena, 1998; Luduena, i wsp., 1992). Ponadto ich koniec karboksylowy oddziałuje z białkami towarzyszącymi (ang. microtubule-associated proteins, MAP). Wysunięto nawet przypuszczenie, że w wyniku ewolucji mikrotubule i DNA przejęły dla własnej regulacji funkcjonalnej te same elementy strukturalne (Multigner i wsp., 1992). Być może jednym z nich jest histon H1.

Wykazano również, że występujący w cytoplazmie histon H1 może być specyficznym regulatorem enzymów zależnych od kalmoduliny (CaM), takich jak kinaza białkowa CAMKII i fosfataza białkowa kalcyneuryna (Rassmusen i Garen, 1993). Ustalono, że histon H1 jest w stanie blokować nie tylko aktywność CaMKII i zależną od CaM stymulację kalcyneuryny, ale także zależną od kalmoduliny autofosforylację CaMKII, przy czym do obserwowanych efektów dochodziło wyłącznie wtedy, gdy histon łącznikowy pozostawał nie związany z DNA. Jego dodanie przywracało aktywność enzymów.

W końcu, w bazie danych GenBank opisano ostatnio białko sedymentujące wraz z rybosomami, zdolne do oddziaływania z cytoszkieletem komórkowym, którego sekwencja odpowiada typowemu histonowi łącznikowemu. W bazie GenBank białko to nosi numer AB021872.


Next: Histon H1 poza komórką Up: Histon H1 jako specyficzny Previous: Histon H1 jako specyficzny   Spis rzeczy
Tomasz Calikowski 2000-06-15