Struktura jádrového proteinu histonu
Histony jsou vysoce (více fialové = konzervovanější) s (modrá je kladný náboj, červená je záporný náboj). Kvůli tomuto kladnému náboji elektrostaticky interagují se záporně nabitými fosfátovými skupinami v DNA. Existuje pět hlavních tříd histonů: H1 / H5, H2A, H2B, H3 a H4. Histony,, a jsou známé jako jádrové histony, zatímco histony H1 a H5 jsou známé jako spojovací histony.
4 „základní“ histony (H2A, H2B, H3 a H4) jsou si relativně podobné Struktura a jsou vysoce konzervované evolucí, všechny s motivem (který umožňuje snadnou dimerizaci). Sdílejí také rys dlouhých „ocasů“ na jednom konci aminokyselinové struktury, které jsou často kovalentně modifikovány, aby regulovaly genovou expresi.
Interakce histonu s DNA
Histony jsou hlavními bílkovinnými složkami, které fungují jako cívky, kolem nichž se vine DNA, a hrají roli v genech nařízení. Bez histonů by odvinutá DNA v chromozomech byla velmi dlouhá; každá lidská buňka má přibližně 1,8 metru DNA, ale navinutá na histonech má přibližně 90 mikrometrů (0,09 mm) chromatinu, který při duplikování a kondenzaci během mitózy vede k přibližně 120 mikrometrům chromozomů. DNA je obalena kolem nukleosomů s přibližně 50 páry bází DNA mezi následujícími nukleosomy (označované také jako linkerová DNA). Shromážděné histony a DNA se nazývají chromatin. Během mitózy a meiózy se kondenzované chromozomy shromažďují prostřednictvím interakcí mezi nukleosomy a jinými regulačními proteiny.
Nukleosomové jádro je tvořeno dvěma a a, tvoří téměř dva téměř terciární struktura. 147 párů bází kolem této jádrové částice 1,65krát v levotočivé superšroubovici. Linker histon H1 váže nukleosom a vstupní a výstupní místa DNA, čímž blokuje DNA na svém místě a umožňuje tvorbu struktury vyššího řádu.
Celkově histony provádějí pět typů interakcí s DNA:
- z alfa helixů v H2B, H3 a H4 způsobit akumulaci čistého kladného náboje v místě interakce se záporně nabitými fosfátovými skupinami na DNA
- vodíkové vazby mezi základním řetězcem DNA a peptidovou vazbou v základním řetězci histonových proteinů
- mezi histonovými a deoxyribózovými cukry na DNA
- mezi postranními řetězci bazických aminokyselin (zejména lysinu a argininu) a fosfátovými kyslíky na DNA
- nespecifické inzerce malých drážek H3 a H2B do dvou menších rýh, každá na molekule DNA
Obecně platí, že aktivní geny mají méně vázaného histonu, zatímco neaktivní geny jsou během mezifáze vysoce asociované s histony. Ukazuje se také, že struktura histonů byla evolučně konzervována, protože jakékoli škodlivé mutace by byly velmi maladaptivní.
Regulace chromatinu
Histony podléhají posttranslační modifikaci enzymy primárně na jejich N-koncové ocasy, ale také v jejich globulárních doménách. Mezi takové modifikace patří methylace, acetylace, fosforylace, SUMOylace, ubikvitinace a ADP-ribosylace. To ovlivňuje genovou expresi. Může být také modifikováno jádro histonů H2A, H2B a H3. Předpokládá se, že kombinace modifikací tvoří kód, takzvaný „histonový kód“. Modifikace histonů působí v různých biologických procesech, jako je regulace genů, oprava DNA, kondenzace chromozomů (při mitóze, spermatogenezi a meióze).
Běžná nomenklatura modifikací histonů je:
Takže H3K4me1 označuje monomethylaci 4. zbytku (lysinu) od začátku (tj. N-konce) proteinu H3.
