Estructura de la proteína del núcleo de histona

Las histonas son muy (más púrpura = más conservadas) con (azul es carga positiva, rojo es carga negativa). Debido a esta carga positiva, interactúan electrostáticamente con los grupos fosfato cargados negativamente en el ADN. Hay cinco clases principales de histonas: H1 / H5, H2A, H2B, H3 y H4. Las histonas,, y se conocen como histonas centrales, mientras que las histonas H1 y H5 se conocen como histonas enlazadoras.

Las 4 histonas «centrales» (H2A, H2B, H3 y H4) son relativamente similares en estructura y están altamente conservados a través de la evolución, todos con un motivo (que permite la fácil dimerización). También comparten la característica de largas «colas» en un extremo de la estructura de aminoácidos, que a menudo se modifican covalentemente para regular la expresión génica.

Interacciones de las histonas con el ADN

Las histonas son los principales componentes de las proteínas, actúan como bobinas alrededor de las cuales se enrolla el ADN y desempeñan un papel en la formación de genes. regulación. Sin histonas, el ADN desenrollado en los cromosomas sería muy largo; cada célula humana tiene alrededor de 1,8 metros de ADN, pero enrollada en las histonas tiene alrededor de 90 micrómetros (0,09 mm) de cromatina, que, cuando se duplica y se condensa durante la mitosis, da como resultado unos 120 micrómetros de cromosomas. El ADN se envuelve alrededor de los nucleosomas con aproximadamente 50 pares de bases de ADN entre los nucleosomas posteriores (también denominado ADN enlazador). Las histonas y el ADN ensamblados se denominan cromatina. Durante la mitosis y la meiosis, los cromosomas condensados se ensamblan a través de interacciones entre nucleosomas y otras proteínas reguladoras.

El núcleo del nucleosoma está formado por dos y a, formando dos casi por estructura terciaria. 147 pares de bases alrededor de esta partícula del núcleo 1,65 veces en un giro súper helicoidal a la izquierda. La histona enlazadora H1 une el nucleosoma y los sitios de entrada y salida del ADN, bloqueando así el ADN en su lugar y permitiendo la formación de una estructura de orden superior.

En total, las histonas hacen cinco tipos de interacciones con el ADN:

• de hélices alfa en H2B, H3 y H4 provocar la acumulación de una carga neta positiva en el punto de interacción con los grupos fosfato cargados negativamente en el ADN
• Enlaces de hidrógeno entre la columna vertebral del ADN y el enlace peptídico en la columna vertebral de las proteínas histonas
• Interacciones entre los azúcares de histona y desoxirribosa en el ADN
• entre las cadenas laterales de aminoácidos básicos (especialmente lisina y arginina) y oxígenos de fosfato en el ADN
• Inserciones inespecíficas en surcos menores del H3 y H2B en dos surcos menores cada uno en la molécula de ADN

En general, los genes que están activos tienen menos histonas unidas, mientras que los genes inactivos están altamente asociados con las histonas durante la interfase. También parece que la estructura de las histonas se ha conservado evolutivamente, ya que cualquier mutación deletérea sería severamente desadaptativa.

Regulación de la cromatina

Las histonas están sujetas a modificaciones postraduccionales por enzimas principalmente en su Colas N-terminales, pero también en sus dominios globulares. Tales modificaciones incluyen metilación, acetilación, fosforilación, SUMOilación, ubiquitinación y ADP-ribosilación. Esto afecta la expresión genética. El núcleo de las histonas H2A, H2B y H3 también se puede modificar. Se cree que las combinaciones de modificaciones constituyen un código, el llamado «código de histonas». Las modificaciones de histonas actúan en diversos procesos biológicos como la regulación de genes, reparación del ADN, condensación de cromosomas (en mitosis, espermatogénesis y meiosis).

La nomenclatura común de las modificaciones de histonas es:

Entonces H3K4me1 denota la monometilación del cuarto residuo (una lisina) desde el inicio (es decir, el N-terminal) de la proteína H3.