Histone octamer
আণবিক জীববিজ্ঞানে, হিস্টোন অক্টেমার হল একটি নিউক্লিওসোম মূল কণার কেন্দ্রে পাওয়া আটটি প্রোটিন জটিল। এটি চারটি মূল হিস্টোন প্রোটিনের (এইচ2এ, এইচ2বি, এইচ3 এবং এইচ4) প্রতিটির দুটি করে অনুলিপি নিয়ে গঠিত। অক্টেমার একত্রিত হয় যখন একটি টেট্রামার, এইচ3-এর দুটি কপি এবং এইচ4-এর দুটি কপি, দুটি এইচ2এ/এইচ2বি ডাইমারের সাথে জটিল হয়। প্রতিটি হিস্টোনের একটি এন-টার্মিনাল লেজ এবং একটি সি-টার্মিনাল হিস্টোন-ভাঁজ উভয়ই থাকে। এই মূল উপাদানগুলির প্রত্যেকটি হাইড্রোজেন বন্ধন এবং লবণ সেতু সহ একাধিক দুর্বল মিথস্ক্রিয়ার মাধ্যমে ডি. এন. এ-র সঙ্গে তার নিজস্ব উপায়ে মিথস্ক্রিয়া করে। এই মিথস্ক্রিয়াগুলি ডিএনএ এবং হিস্টোন অক্টেমারকে আলগাভাবে সংযুক্ত রাখে এবং শেষ পর্যন্ত উভয়কে পুনরায় অবস্থান করতে বা সম্পূর্ণরূপে পৃথক করার অনুমতি দেয়। গবেষণার ইতিহাস অনুবাদ-পরবর্তী পরিবর্তনগুলি প্রথম চিহ্নিত করা হয়েছিল এবং 1964 সালে আর. এন. এ সংশ্লেষণে সম্ভাব্য নিয়ন্ত্রক ভূমিকা হিসাবে তালিকাভুক্ত করা হয়েছিল। তারপর থেকে, কয়েক দশক ধরে, ক্রোমাটিন তত্ত্ব বিকশিত হয়েছে। ক্রোমাটিন সাবইউনিট মডেলের পাশাপাশি নিউক্লিওসোমের ধারণা যথাক্রমে 1973 এবং 1974 সালে প্রতিষ্ঠিত হয়েছিল। রিচমন্ড এবং তার গবেষণা দল 1984 সালে 7 Å রেজোলিউশনে ডিএনএ দিয়ে হিস্টোন অক্টেমারের স্ফটিক কাঠামো ব্যাখ্যা করতে সক্ষম হয়েছে। অক্টেমেরিক কোর কমপ্লেক্সের কাঠামো সাত বছর পরে পুনর্বিবেচনা করা হয়েছিল এবং উচ্চ লবণের ঘনত্বে এর স্ফটিকের জন্য 3.1 Å এর একটি রেজোলিউশন ব্যাখ্যা করা হয়েছিল। যদিও মূল হিস্টোনের মধ্যে ক্রমের সাদৃশ্য কম, তবে চারটির প্রত্যেকটিতে একটি হেলিক্স-লুপ-হেলিক্স সমন্বিত একটি পুনরাবৃত্ত উপাদান রয়েছে যা হিস্টোন ভাঁজ মোটিফ নামে পরিচিত। উপরন্তু, প্রোটিন-প্রোটিন এবং প্রোটিন-ডিএনএ মিথস্ক্রিয়ার বিশদ বিবরণ 2000-এর দশকে যথাক্রমে 2.8 এবং 1.9 এ এক্স-রে ক্রিস্টালোগ্রাফি স্টাডি দ্বারা সূক্ষ্ম-সুর করা হয়েছিল। আণবিক বিবরণে হিস্টোন অক্টেমার মূল হিস্টোনগুলি হল এইচ2এ, এইচ2বি, এইচ3 এবং এইচ4 নামক চারটি প্রোটিন এবং এগুলি সবই কোষে সমান অংশে পাওয়া যায়। চারটি মূল হিস্টোন অ্যামিনো অ্যাসিড সিকোয়েন্সের মধ্যে 20 থেকে 24 শতাংশ লাইসিন এবং আর্জিনিন থাকে এবং আকার বা প্রোটিন 11400 থেকে 15400 ডাল্টনের মধ্যে থাকে, যা তাদের তুলনামূলকভাবে ছোট, তবে অত্যন্ত ইতিবাচক চার্জযুক্ত প্রোটিন তৈরি করে। ধনাত্মক আধানযুক্ত অ্যামিনো অ্যাসিডের উচ্চ উপাদান তাদের ঋণাত্মক আধানযুক্ত ডি. এন. এ-র সঙ্গে ঘনিষ্ঠভাবে যুক্ত হতে সাহায্য করে। হেটেরোডাইমার বা শুধুমাত্র হিস্টোন-মধ্যস্থতাকারী হিস্টোন-ভাঁজ ক্ষেত্র থেকে গঠিত হয়। শুধুমাত্র-মধ্যস্থতাকারী হিস্টোন গঠন তখনই শুরু হয় যখন মূল হিস্টোনগুলি আন্তঃসংযুক্ত অর্ধ-প্রতিসম আকৃতির হেটেরোডাইমারে যুক্ত করা হয়। প্রতিটি হিস্টোন ভাঁজ ক্ষেত্র 3টি α-হেলিক্স অঞ্চল নিয়ে গঠিত যা বিশৃঙ্খল লুপ দ্বারা পৃথক করা হয়। হিস্টোন ভাঁজ ক্ষেত্র দুটি হিস্টোনের হেড-টু-টেইল হেটেরোডাইমার গঠনের জন্য দায়ীঃ এইচ2এ-এইচ2বি এবং এইচ3-এইচ4। যাইহোক, এইচ3 এবং এইচ4 হিস্টোনগুলি প্রথমে একটি হেটেরোডাইমার গঠন করে এবং তারপরে হেটেরোডাইমার একটি টেট্রামার (এইচ3-এইচ4) 2 গঠন করে। হেটেরোডাইমার গঠন দুটি প্রোটিনের মধ্যে হাইড্রোফোবিক অ্যামিনো অ্যাসিডের অবশিষ্টাংশের মিথস্ক্রিয়ার উপর ভিত্তি করে। আধা প্রতিসাম্য এই প্রতিসাম্য অক্ষের চারপাশে 180 ডিগ্রি ঘূর্ণন দ্বারা হেটেরোডাইমারকে নিজের উপর আরোপিত করার অনুমতি দেয়। ঘূর্ণনের ফলস্বরূপ, অর্ধচন্দ্রাকার এইচ3-এইচ4-এর ডিএনএ বন্ধনে জড়িত হিস্টোনগুলির দুটি প্রান্ত সমতুল্য, তবুও তারা ডিএনএর বিভিন্ন প্রসারিত অংশ সংগঠিত করে। H2A-H2B ডাইমারটিও একইভাবে ভাঁজ হয়। (এইচ3-এইচ4) 2 টেট্রামারটি নিউক্লিওসোম গঠনের প্রথম ধাপ হিসাবে এর চারপাশে ডিএনএ দিয়ে আবৃত থাকে। তারপর দুটি এইচ2এ-এইচ2বি ডাইমার ডিএনএ-(এইচ3-এইচ4) 2 জটিলের সাথে সংযুক্ত হয়ে একটি নিউক্লিওসোম গঠন করে। চারটি মূল হিস্টোনের প্রত্যেকটিতে, তাদের হিস্টোন-ভাঁজ ক্ষেত্র ছাড়াও, নমনীয়, কাঠামোগত এক্সটেনশন রয়েছে যা হিস্টোন "লেজ" নামে পরিচিত। প্রোটিজ ট্রিপসিনের সাহায্যে নিউক্লিওসোমগুলির চিকিত্সা ইঙ্গিত দেয় যে হিস্টোন লেজ অপসারণের পরে, ডিএনএ নিউক্লিওসোমের সাথে শক্তভাবে আবদ্ধ থাকতে সক্ষম হয়। হিস্টোন লেজগুলি ফসফোরাইলেশন, অ্যাসিটাইলেশন এবং সেরিন, লাইসিন এবং আর্জিনাইনের অবশিষ্টাংশের মিথাইলেশন সহ বিস্তৃত পরিবর্তনের সাপেক্ষে। নিউক্লিওসোমে হিস্টোন অক্টেমার নিউক্লিওসোমের মূল কণা ইউক্যারিওটগুলিতে ডিএনএ সংকোচনের সবচেয়ে মৌলিক রূপ। নিউক্লিওসোমগুলি একটি হিস্টোন অক্টেমার নিয়ে গঠিত যা একটি সুপারহেলিকাল পদ্ধতিতে মোড়ানো ডিএনএর 146 বেস জোড়া দ্বারা বেষ্টিত। ডি. এন. এ-কে সংকুচিত করার পাশাপাশি, হিস্টোন অক্টেমার তার চারপাশের ডি. এন. এ-র প্রতিলিপিতে গুরুত্বপূর্ণ ভূমিকা পালন করে। হিস্টোন অক্টেমার তার মূল হিস্টোন ভাঁজ এবং এন-টার্মিনাল লেজ উভয়ের মাধ্যমে ডিএনএর সাথে যোগাযোগ করে। হিস্টোন ভাঁজটি ডি. এন. এ-র ছোট খাঁজটির সঙ্গে রাসায়নিক ও শারীরিকভাবে মিথস্ক্রিয়া করে। গবেষণায় দেখা গেছে যে হিস্টোনগুলি ছোট খাঁজগুলির জিঃসি সমৃদ্ধ অঞ্চলের তুলনায় এঃটি সমৃদ্ধ অঞ্চলের সাথে আরও অনুকূলভাবে যোগাযোগ করে। এন-টার্মিনাল লেজগুলি ডি. এন. এ-র একটি নির্দিষ্ট অঞ্চলের সাথে মিথস্ক্রিয়া করে না বরং অক্টেমারের চারপাশে মোড়ানো ডি. এন. এ-কে স্থিতিশীল করে এবং গাইড করে। তবে হিস্টোন অক্টেমার এবং ডি. এন. এ-র মধ্যে মিথস্ক্রিয়া স্থায়ী নয়। দুটি খুব সহজেই আলাদা করা যেতে পারে এবং প্রায়শই প্রতিলিপি এবং প্রতিলিপির সময় হয়। নির্দিষ্ট পুনর্নির্মাণ প্রোটিনগুলি ডিএনএ এবং নিউক্লিওসোমের মধ্যে বন্ধন ভেঙে ক্রোমাটিন কাঠামোকে ক্রমাগত পরিবর্তন করে চলেছে। হিস্টোন/ডিএনএ মিথস্ক্রিয়া হিস্টোনগুলি বেশিরভাগ ইতিবাচক চার্জযুক্ত অ্যামিনো অ্যাসিড অবশিষ্টাংশ যেমন লাইসিন এবং আর্জিনিন দ্বারা গঠিত। ধনাত্মক আধানগুলি তড়িৎস্থায়ী মিথস্ক্রিয়ার মাধ্যমে ঋণাত্মক আধানযুক্ত ডি. এন. এ-র সঙ্গে ঘনিষ্ঠভাবে যুক্ত হতে সাহায্য করে। ডি. এন. এ-তে চার্জগুলিকে নিরপেক্ষ করার ফলে এটি আরও শক্তভাবে প্যাক হয়ে যায়। ক্ষুদ্র খাঁজগুলির সঙ্গে মিথস্ক্রিয়া নিউক্লিওসোমের বেশিরভাগ মিথস্ক্রিয়ার জন্য ক্ষুদ্র খাঁজগুলির সঙ্গে হিস্টোন-ভাঁজ ক্ষেত্রগুলির মিথস্ক্রিয়া দায়ী। ডিএনএ হিস্টোন অক্টেমারের চারপাশে মোড় নেওয়ার সাথে সাথে এটি 14 টি স্বতন্ত্র স্থানে হিস্টোন অক্টেমারের কাছে তার ছোট খাঁজটি প্রকাশ করে। এই স্থানগুলিতে, দুটি দুর্বল, অ-সমযোজী বন্ধনের একটি সিরিজের মাধ্যমে মিথস্ক্রিয়া করে। বন্ধনের প্রধান উৎস হাইড্রোজেন বন্ধন থেকে আসে, প্রত্যক্ষ এবং জল-মধ্যস্থ উভয়ই। ফসফডিয়েস্টার মেরুদণ্ড এবং এঃটি সমৃদ্ধ ঘাঁটি উভয়ের সাথেই হিস্টোন-ভাঁজ হাইড্রোজেন বন্ধন। এই মিথস্ক্রিয়ায়, হিস্টোন ভাঁজ যথাক্রমে অক্সিজেন পরমাণু এবং হাইড্রক্সিল পার্শ্ব শৃঙ্খলের সাথে আবদ্ধ হয়। এই স্থানগুলিতে মোট প্রায় 40টি হাইড্রোজেন বন্ধন রয়েছে, যার বেশিরভাগই মেরুদণ্ডের মিথস্ক্রিয়া থেকে। উপরন্তু, ছোট খাঁজটি হিস্টোন ভাঁজটির মুখোমুখি হওয়ার 14 বারের মধ্যে 10 বার, হিস্টোন ভাঁজ থেকে একটি আর্জিনাইন পার্শ্ব শৃঙ্খলা ছোট খাঁজটিতে ঢোকানো হয়। অন্য চারবার, আর্জিনিন হিস্টোনের একটি লেজ অঞ্চল থেকে আসে। উপরে উল্লিখিত হিস্টোন লেজের লেজের মিথস্ক্রিয়া এবং পরিবর্তনগুলি নিউক্লিওসোমের ডিএনএর সাথে সরাসরি মিথস্ক্রিয়া করতে দেখানো হয়েছে। অক্টেমারের প্রতিটি হিস্টোনের একটি এন-টার্মিনাল লেজ থাকে যা হিস্টোনের মূল অংশ থেকে বেরিয়ে আসে। লেজগুলি আন্তঃ এবং আন্তঃ নিউক্লিওসোমাল মিথস্ক্রিয়া উভয় ক্ষেত্রেই ভূমিকা পালন করে যা শেষ পর্যন্ত জিনের প্রবেশাধিকারকে প্রভাবিত করে। হিস্টোনগুলি হল ধনাত্মক আধানযুক্ত অণু যা ঋণাত্মক আধানযুক্ত ডি. এন. এ অণুর সাথে একটি শক্ত বন্ধন তৈরি করে। হিস্টোন প্রোটিনের ধনাত্মক চার্জ হ্রাস করা হিস্টোন এবং ডি. এন. এ-র মধ্যে বন্ধন শক্তি হ্রাস করে, যা এটিকে জিন প্রতিলিপির (অভিব্যক্তি) জন্য আরও উন্মুক্ত করে তোলে। উপরন্তু, এই নমনীয় এককগুলি নিউক্লিওসোম গঠনের সময় হিস্টোন অক্টেমারের চারপাশে বাঁ-হাতে ডিএনএ মোড়ানোর নির্দেশ দেয়। একবার ডিএনএ আবদ্ধ হয়ে গেলে লেজগুলি ডিএনএর সাথে যোগাযোগ করতে থাকে। লেজের অংশগুলি ডি. এন. এ হাইড্রোজেন বন্ধনের নিকটতম এবং অক্টেমারের সাথে ডি. এন. এ-র সম্পর্ককে শক্তিশালী করে; লেজের অংশগুলি ডি. এন. এ থেকে সবচেয়ে দূরে, তবে, খুব ভিন্ন পদ্ধতিতে কাজ করে। সেলুলার এনজাইমগুলি ডি. এন. এ-র সহজলভ্যতাকে প্রভাবিত করার জন্য লেজের দূরবর্তী অংশে অ্যামিনো অ্যাসিডগুলিকে পরিবর্তন করে। লেজগুলি 30-এনএম তন্তুগুলির স্থিতিশীলতার সাথেও জড়িত। গবেষণায় দেখা গেছে যে নির্দিষ্ট লেজ অপসারণ নিউক্লিওসোমগুলিকে সঠিকভাবে গঠন করতে এবং ক্রোমাটিন ফাইবার উৎপাদনে সাধারণ ব্যর্থতা রোধ করে। সব মিলিয়ে, এই সংঘগুলি নিউক্লিওসোমাল ডিএনএ-কে বাহ্যিক পরিবেশ থেকে রক্ষা করে তবে সেলুলার প্রতিলিপি এবং প্রতিলিপি যন্ত্রপাতিতে তাদের অ্যাক্সেসযোগ্যতাও হ্রাস করে। নিউক্লিওসোম পুনর্নির্মাণ এবং বিচ্ছিন্নকরণ নিউক্লিওসোমাল ডিএনএ অ্যাক্সেস করার জন্য, এটি এবং হিস্টোন অক্টেমারের মধ্যে বন্ধন অবশ্যই ভেঙে ফেলতে হবে। এই পরিবর্তন পর্যায়ক্রমে কোষে ঘটে কারণ নির্দিষ্ট অঞ্চলগুলি প্রতিলিপি করা হয় এবং এটি প্রতিলিপির সময় জিনোম-ব্যাপী ঘটে। পুনর্নির্মাণ প্রোটিনগুলি তিনটি স্বতন্ত্র উপায়ে কাজ করেঃ তারা অক্টেমারের পৃষ্ঠ বরাবর ডিএনএ স্লাইড করতে পারে, একটি হিস্টোন ডাইমারকে একটি বৈকল্পিক দিয়ে প্রতিস্থাপন করতে পারে বা হিস্টোন অক্টেমারকে সম্পূর্ণরূপে অপসারণ করতে পারে। পদ্ধতি যাই হোক না কেন, নিউক্লিওসোমগুলি সংশোধন করার জন্য, পুনর্নির্মাণ কমপ্লেক্সগুলির ক্রিয়া চালানোর জন্য এটিপি হাইড্রোলাইসিস থেকে শক্তির প্রয়োজন হয়। তিনটি কৌশলের মধ্যে, স্লাইডিং হল সবচেয়ে সাধারণ এবং সবচেয়ে কম চরম। এই কৌশলটির মূল ভিত্তি হল ডি. এন. এ-র এমন একটি অঞ্চল মুক্ত করা যা হিস্টোন অক্টেমার সাধারণত শক্তভাবে বেঁধে রাখে। যদিও কৌশলটি ভালভাবে সংজ্ঞায়িত করা হয়নি, সবচেয়ে বিশিষ্ট অনুমান হল যে স্লাইডিং একটি "ইঞ্চওয়ার্ম" পদ্ধতিতে করা হয়। এই পদ্ধতিতে, শক্তির উৎস হিসাবে এটিপি ব্যবহার করে, নিউক্লিওসোম-পুনর্নির্মাণ কমপ্লেক্সের ট্রান্সলোকেস ডোমেন হিস্টোন অক্টেমার থেকে ডিএনএর একটি ছোট অঞ্চল পৃথক করে। ডি. এন. এ-র এই "তরঙ্গ", স্বতঃস্ফূর্তভাবে হাইড্রোজেন বন্ধনগুলি ভেঙে এবং পুনরায় তৈরি করে, তারপর নিউক্লিওসোমাল ডি. এন. এ-তে ছড়িয়ে পড়ে যতক্ষণ না এটি হিস্টোন অক্টেমারের সাথে শেষ বাঁধাই স্থানে পৌঁছায়। একবার তরঙ্গটি হিস্টোন অক্টেমারের শেষে পৌঁছে গেলে অতিরিক্ত যা একসময় প্রান্তে ছিল তা লিঙ্কার ডিএনএ অঞ্চলে প্রসারিত হয়। মোট, এই পদ্ধতির একটি রাউন্ড হিস্টোন অক্টেমারকে একটি নির্দিষ্ট দিকে বেশ কয়েকটি বেস জোড়া সরিয়ে দেয়-"তরঙ্গ" প্রচারিত দিক থেকে দূরে। ক্লিনিকাল প্রাসঙ্গিকতা অসংখ্য প্রতিবেদন বয়স-সম্পর্কিত রোগ, জন্মগত ত্রুটি এবং বিভিন্ন ধরনের ক্যান্সারের মধ্যে একটি যোগসূত্র দেখায় যা নির্দিষ্ট হিস্টোন পোস্ট ট্রান্সলেশনাল পরিবর্তনের ব্যাঘাত ঘটায়। গবেষণায় চিহ্নিত করা হয়েছে যে এন-এবং সি-টার্মিনাল লেজগুলি অ্যাসিটাইলেশন, মিথাইলেশন, সর্বব্যাপীকরণ এবং ফসফোরাইলেশনের প্রধান লক্ষ্য। নতুন প্রমাণ হিস্টোন কোরের মধ্যে বেশ কয়েকটি পরিবর্তনের দিকে ইঙ্গিত করছে। গবেষণা ক্রোমাটিনের হিস্টোন-ডিএনএ ইন্টারফেসে এই হিস্টোন মূল পরিবর্তনের ভূমিকা বোঝার দিকে ঝুঁকছে। পি300 এবং সিএএমপি রেসপন্স এলিমেন্ট-বাইন্ডিং প্রোটিন (সিবিপি) হিস্টোন অ্যাসিটাইলট্রান্সফেরেজ ক্রিয়াকলাপ ধারণ করে। পি300 এবং সিবিপি হল সবচেয়ে স্বচ্ছ হিস্টোন অ্যাসিটাইলট্রান্সফেরেজ এনজাইম যা একাধিক অবশিষ্টাংশের উপর চারটি মূল হিস্টোনকে অ্যাসিটিলেট করে। এইচ3-তে লাইসিন 18 এবং লাইসিন 27 ছিল একমাত্র হিস্টোন অ্যাসিটিলেশন সাইট যা সিবিপি এবং মাউস ভ্রূণের ফাইব্রোব্লাস্টে পি300 হ্রাসের ফলে হ্রাস পেয়েছিল। এছাড়াও, সিবিপি এবং পি300 নকআউট ইঁদুরের একটি খোলা স্নায়ুতন্ত্রের ত্রুটি রয়েছে এবং তাই জন্মের আগেই মারা যায়। পি300-/-ভ্রূণগুলি হৃৎপিণ্ডের ত্রুটিপূর্ণ বিকাশ প্রদর্শন করে। সিবিপি +/- ইঁদুর বৃদ্ধি প্রতিবন্ধকতা, ক্র্যানিওফেশিয়াল অস্বাভাবিকতা, হেমাটোলজিকাল ম্যালিগন্যান্সি প্রদর্শন করে, যা পি300 +/- সহ ইঁদুরের মধ্যে দেখা যায় না। কোলোরেক্টাল, গ্যাস্ট্রিক, স্তন, ডিম্বাশয়, ফুসফুস এবং অগ্ন্যাশয়ের কার্সিনোমার মতো মানুষের টিউমারে পি300 উভয়ের মিউটেশনের খবর পাওয়া গেছে। এছাড়াও, দুটি হিস্টোন অ্যাসিটাইলট্রান্সফেরেজের সক্রিয়করণ বা স্থানীয়করণ অনকোজেনিক হতে পারে। আরও দেখুন নিউক্লিওসোম হিস্টোন ক্রোমাটিন রেফারেন্স বাহ্যিক লিঙ্ক হিস্টোনডিবি 2-এনসিবিআই প্রোটিন আণবিক জীববিজ্ঞানে হিস্টোন এবং রূপগুলির ডাটাবেস