Histonin ydinproteiinirakenne
Histonit ovat erittäin (enemmän purppuraa = konservoituneempia) ja (sininen on positiivinen varaus, punainen on negatiivinen varaus). Tämän positiivisen varauksen takia ne ovat vuorovaikutuksessa sähköstaattisesti negatiivisesti varautuneiden fosfaattiryhmien kanssa DNA: ssa. Histoneja on viisi pääluokkaa: H1 / H5, H2A, H2B, H3 ja H4. Histonit,, ja tunnetaan ydinhistoneina, kun taas histonit H1 ja H5 tunnetaan linkkerihistoneina.
4 ”ydin” histonia (H2A, H2B, H3 ja H4) ovat suhteellisen samanlaisia rakenteensa ja ovat erittäin konservoituneita evoluution kautta, kaikilla on motiivi (joka mahdollistaa helpon dimeroinnin). Ne jakavat myös aminohapporakenteen toisessa päässä olevat pitkät ”hännät”, joita modifioidaan usein kovalenttisesti geeniekspression säätelemiseksi.
Histonivuorovaikutukset DNA: n kanssa
Histonit ovat tärkeimmät proteiinikomponentit, jotka toimivat keloina, joiden ympärillä DNA pyörii, ja niillä on rooli geenissä säätö. Ilman histoneja käärimätön DNA kromosomissa olisi hyvin pitkä; jokaisessa ihmissolussa on noin 1,8 metriä DNA: ta, mutta histoneihin haavoitetulla kromatiinilla on noin 90 mikrometriä (0,09 mm) kromatiinia, joka monistuneena ja kondensoituneena mitoosin aikana johtaa noin 120 mikrometriä kromosomeja. DNA on kiedottu nukleosomien ympärille, ja seuraavien nukleosomien välillä on noin 50 emäsparia DNA: ta (kutsutaan myös linkkeri-DNA: ksi). Kokoontuneita histoneja ja DNA: ta kutsutaan kromatiiniksi. Mitoosin ja meioosin aikana kondensoituneet kromosomit kootaan nukleosomien ja muiden säätelyproteiinien välisen vuorovaikutuksen kautta.
Nukleosomin ydin muodostuu kahdesta ja a: sta, muodostaen kaksi lähes kolmannen asteen rakenne. 147 emäsparia tämän ydinhiukkasen ympärillä 1,65 kertaa vasenkätisessä super-kierteisessä käännöksessä. Linkkihistoni H1 sitoo DNA: n nukleosomin sekä sisään- ja ulosmenokohdat lukitsemalla täten DNA paikalleen ja sallien korkeamman asteen rakenteen muodostumisen.
Histonit tekevät kaiken kaikkiaan viidenlaisia vuorovaikutuksia DNA: n kanssa:
- H2B: n, H3: n ja H4: n alfa-heliksistä aiheuttaa positiivisen nettovarauksen kertymisen vuorovaikutuskohtaan negatiivisesti varautuneiden fosfaattiryhmien kanssa DNA: lla
- Vetysidokset DNA-rungon ja histoniproteiinien rungossa olevan peptidisidoksen välillä
- Vuorovaikutukset histoni- ja deoksiriboosisokerien välillä DNA: ssa
- emäksisten aminohappojen (erityisesti lysiinin ja arginiinin) ja DNA: ssa olevien fosfaattioksigeenien sivuketjujen välillä
- H3: n ja H2B kahdeksi pieneksi uraksi kumpaankin DNA-molekyylistä
Yleensä aktiivisilla geeneillä on vähemmän sitoutunutta histonia, kun taas inaktiivisilla geeneillä on suuri yhteys histoneihin interfaasin aikana. Vaikuttaa myös siltä, että histonien rakenne on evoluutioltaan säilynyt, koska kaikki vahingolliset mutaatiot olisivat vakavasti sopeutumattomia. N-terminaaliset hännät, mutta myös niiden pallomaisissa domeeneissa. Tällaisia modifikaatioita ovat metylointi, asetylointi, fosforylaatio, SUMOylaatio, ubikitinointi ja ADP-ribosylaatio. Tämä vaikuttaa geenien ilmentymiseen. Histonien H2A, H2B ja H3 ydintä voidaan myös modifioida. Muunnosten yhdistelmien uskotaan muodostavan koodin, niin sanotun ”histonikoodin”. Histonimodifikaatiot vaikuttavat erilaisiin biologisiin prosesseihin, kuten geenien säätelyyn, DNA: n korjaamiseen, kromosomien kondensaatioon (mitoosissa, spermatogeneesissä ja meioosissa).
Histonimuutosten yleinen nimikkeistö on:
Joten H3K4me1 tarkoittaa neljännen tähteen (lysiini) monometylointia H3-proteiinin alusta alkaen (ts. N-terminaalia).
