A hiszton magfehérje szerkezete
A hisztonok erősen (lilábbak = konzerváltabbak) (a kék pozitív töltés, a piros negatív töltés). Ezen pozitív töltés miatt elektrosztatikusan kölcsönhatásba lépnek a DNS negatív töltésű foszfátcsoportjaival. A hisztonoknak öt fő osztálya van: H1 / H5, H2A, H2B, H3 és H4. A hisztonok,, és a mag hisztonok, míg a H1 és H5 hisztonok linker hisztonokként ismertek.
A 4 “mag” hiszton (H2A, H2B, H3 és H4) viszonylag hasonló felépítése és az evolúció révén rendkívül konzerváltak, és mindegyik motívummal rendelkezik (amely lehetővé teszi a könnyű dimerizálást). Az aminosavszerkezet egyik végén megosszák a hosszú “farok” tulajdonságát is, amelyeket gyakran kovalensen módosítanak a génexpresszió szabályozására.
A hiszton kölcsönhatásai a DNS-sel
A hisztonok a fehérje fő komponensei, amelyek orsóként működnek, amelyek körül a DNS tekercsel, és szerepet játszanak a génben szabályozás. Hisztonok nélkül a kromoszómákban a letekeredett DNS nagyon hosszú lenne; minden emberi sejtben körülbelül 1,8 méter a DNS, de a hisztonokra feltekerve körülbelül 90 mikrométer (0,09 mm) kromatin van, amely a mitózis során megduplázódva és kondenzálódva körülbelül 120 mikrométer kromoszómát eredményez. A DNS-t a következő nukleoszómák között körülbelül 50 bázispár DNS-sel körbefogják a nukleoszómák (más néven linker DNS-ek). Az összeállított hisztonokat és DNS-t kromatinnak nevezik. A mitózis és a meiózis során a kondenzált kromoszómák a nukleoszómák és más szabályozó fehérjék közötti kölcsönhatások révén jönnek létre.
A nukleoszóma magja kettőből és egyből áll, majdnem kettőt alkot. harmadlagos szerkezet. Ennek a magrészecskének 147 bázispárja 1,65-ször balkezes szuper-spirális fordulaton. A H1 linker hiszton megköti a DNS nukleoszómáját, be- és kilépési helyeit, ezáltal rögzíti a DNS-t a helyén, és lehetővé teszi a magasabb rendű szerkezet kialakulását.
A hisztonok összesen ötféle interakciót folytatnak a DNS-sel:
- a H2B, H3 és H4 alfa-hélixekből a pozitív negatív töltés felhalmozódását okozza a negatív töltésű foszfátcsoportokkal való kölcsönhatás során a DNS-en
- hidrogénkötések a DNS gerinc és a hiszton fehérjék gerincében lévő peptid kötés között
- kölcsönhatások a hiszton és a dezoxiribóz cukrok között a DNS-en
- a bázikus aminosavak (elsősorban a lizin és az arginin) és a foszfát-oxigének mellékláncai között a DNS-en
- a H3 és A H2B két kisebb horonyba a DNS-molekulán
Általában az aktív gének kevésbé kötődnek hisztonhoz, míg az inaktív gének nagymértékben társulnak a hisztonokkal az interfázis során. Az is látszik, hogy a hisztonok szerkezete evolúciós szempontból konzerválódott, mivel minden káros mutáció súlyosan rosszul adaptálódó lenne. N-terminális farok, de azok gömbös doménjeiben is. Ilyen módosítások közé tartozik a metilezés, az acetilezés, a foszforilezés, a SUMOilezés, az ubiquitinálás és az ADP-ribozilezés. Ez befolyásolja a génexpressziót. A H2A, H2B és H3 hisztonok magja is módosítható. Úgy gondolják, hogy a módosítások kombinációi kódot alkotnak, az úgynevezett hiszton kódot. A hisztonmódosítások különféle biológiai folyamatokban hatnak, mint például a génszabályozás, a DNS-helyreállítás, a kromoszóma kondenzáció (mitózisban, spermatogenezisben és meiózisban).
A hiszton-módosítások közös nomenklatúrája a következő:
Tehát A H3K4me1 a 4. maradék (egy lizin) monometilezését jelenti a H3 fehérje kezdetektől fogva (azaz az N-terminális).
