Histonkernproteinstruktur

Histone sind hoch (violetter = konservierter) mit (blau ist positive Ladung, rot ist negative Ladung). Aufgrund dieser positiven Ladung interagieren sie elektrostatisch mit den negativ geladenen Phosphatgruppen in der DNA. Es gibt fünf Hauptklassen von Histonen: H1 / H5, H2A, H2B, H3 und H4. Histone ,, und sind als Kernhistone bekannt, während die Histone H1 und H5 als Linkerhistone bekannt sind.

Die 4 „Kern“ -Histone (H2A, H2B, H3 und H4) sind in relativ ähnlich Struktur und sind durch die Evolution hoch konserviert, alle mit einem Motiv (das die einfache Dimerisierung ermöglicht). Sie teilen auch das Merkmal langer „Schwänze“ an einem Ende der Aminosäurestruktur, die häufig kovalent modifiziert werden, um die Genexpression zu regulieren.

Histon-Wechselwirkungen mit DNA

Histone sind die Hauptproteinkomponenten von, die als Spulen fungieren, um die sich die DNA windet, und eine Rolle im Gen spielen Verordnung. Ohne Histone wäre die abgewickelte DNA in Chromosomen sehr lang; Jede menschliche Zelle hat ungefähr 1,8 Meter DNA, aber auf die Histone gewickelt hat sie ungefähr 90 Mikrometer (0,09 mm) Chromatin, was, wenn es während der Mitose dupliziert und kondensiert wird, ungefähr 120 Mikrometer Chromosomen ergibt. DNA wird um Nukleosomen mit ungefähr 50 Basenpaaren DNA zwischen nachfolgenden Nukleosomen (auch als Linker-DNA bezeichnet) gewickelt. Die zusammengesetzten Histone und DNA werden als Chromatin bezeichnet. Während der Mitose und Meiose werden die kondensierten Chromosomen durch Wechselwirkungen zwischen Nukleosomen und anderen regulatorischen Proteinen zusammengesetzt.

Der Nukleosomenkern besteht aus zwei und a und bildet nahezu zwei Tertiärstruktur. 147 Basenpaare um dieses Kernteilchen 1,65-mal in einer linkshändigen Superhelixkurve. Das Linkerhiston H1 bindet das Nukleosom und die Eintritts- und Austrittsstellen der DNA, wodurch die DNA an Ort und Stelle fixiert wird und die Bildung einer Struktur höherer Ordnung ermöglicht wird.

Insgesamt führen Histone fünf Arten von Wechselwirkungen mit DNA durch:

• aus Alpha-Helices in H2B, H3 und H4 bewirken, dass sich eine positive Nettoladung am Wechselwirkungspunkt mit negativ geladenen Phosphatgruppen auf DNA-Wasserstoffbrücken zwischen dem DNA-Rückgrat und der Peptidbindung im Rückgrat von Histonproteinen-Wechselwirkungen ansammelt zwischen den Histon- und Desoxyribose-Zuckern auf DNA
• zwischen Seitenketten basischer Aminosäuren (insbesondere Lysin und Arginin) und Phosphatsauerstoff auf DNA
• Unspezifische Nebenrilleninsertionen von H3 und H2B in jeweils zwei kleine Rillen auf dem DNA-Molekül

Im Allgemeinen haben aktive Gene weniger gebundenes Histon, während inaktive Gene während der Interphase in hohem Maße mit Histonen assoziiert sind. Es scheint auch, dass die Struktur von Histonen evolutionär konserviert wurde, da schädliche Mutationen stark schlecht angepasst wären.

Chromatinregulation

Histone unterliegen einer posttranslationalen Modifikation durch Enzyme hauptsächlich an ihren N-terminale Schwänze, aber auch in ihren globulären Domänen. Solche Modifikationen umfassen Methylierung, Acetylierung, Phosphorylierung, SUMOylierung, Ubiquitinierung und ADP-Ribosylierung. Dies beeinflusst die Genexpression. Der Kern der Histone H2A, H2B und H3 kann ebenfalls modifiziert werden. Es wird angenommen, dass Kombinationen von Modifikationen einen Code bilden, den sogenannten „Histoncode“. Histonmodifikationen wirken in verschiedenen biologischen Prozessen wie Genregulation, DNA-Reparatur, Chromosomenkondensation (bei Mitose, Spermatogenese und Meiose).

Die übliche Nomenklatur für Histonmodifikationen lautet:

Also H3K4me1 bezeichnet die Monomethylierung des 4. Rests (eines Lysins) vom Beginn (dh dem N-Terminus) des H3-Proteins.