ヒストンコアタンパク質構造
ヒストンは高度に（より紫色=より保存されて）（青は正電荷、赤は負電荷）です。この正電荷のために、それらはDNAの負に帯電したリン酸基と静電的に相互作用します。ヒストンには、H1 / H5、H2A、H2B、H3、およびH4の5つの主要なクラスがあります。ヒストン、、、およびはコアヒストンと呼ばれ、ヒストンH1とH5はリンカーヒストンと呼ばれます。
4つの「コア」ヒストン（H2A、H2B、H3、H4）は構造と進化を通じて高度に保存されており、すべてモチーフが特徴です（これにより簡単に二量体化できます）。それらはまた、アミノ酸構造の一端にある長い「テール」の特徴を共有しており、遺伝子発現を調節するために共有結合的に修飾されることがよくあります。
ヒストンとDNAの相互作用
ヒストンはの主要なタンパク質成分であり、DNAが巻き付くスプールとして機能し、遺伝子の役割を果たす規制。ヒストンがなければ、染色体の巻き戻されたDNAは非常に長くなります。各ヒト細胞には約1.8メートルのDNAがありますが、ヒストンに巻かれると約90マイクロメートル（0.09 mm）のクロマチンがあり、有糸分裂中に複製および凝縮すると、約120マイクロメートルの染色体になります。 DNAはヌクレオソームの周りに巻き付けられ、後続のヌクレオソームの間に約50塩基対のDNAがあります（リンカーDNAとも呼ばれます）。組み立てられたヒストンとDNAはクロマチンと呼ばれます。有糸分裂と減数分裂の間、凝縮した染色体は、ヌクレオソームと他の調節タンパク質との相互作用によって組み立てられます。
ヌクレオソームコアは2つとaで形成され、ほぼ三次構造。このコア粒子の周りの147塩基対は、左巻きの超らせんターンで1.65回です。リンカーヒストンH1は、ヌクレオソームとDNAの入口および出口部位に結合し、DNAを所定の位置に固定して、より高次の構造を形成できるようにします。
全部で、ヒストンはDNAと5種類の相互作用をします：
- H2B、H3、H4のアルファヘリックスからDNA上の負に帯電したリン酸基との相互作用のポイントで正味の正の電荷を蓄積させます
- DNAバックボーンとヒストンタンパク質のバックボーンのペプチド結合の間の水素結合
- 相互作用DNA上のヒストン糖とデオキシリボース糖の間
- 塩基性アミノ酸（特にリジンとアルギニン）の側鎖とDNA上のリン酸酸素の間
- H3の非特異的な副溝挿入とH2BをそれぞれDNA分子の2つの小さな溝に入れる
一般に、アクティブな遺伝子は結合したヒストンが少なく、非アクティブな遺伝子は中間相でヒストンと高度に関連しています。また、有害な変異はひどく不適応であるため、ヒストンの構造は進化的に保存されているようです。
クロマチン調節
ヒストンは、主に酵素による翻訳後修飾を受けます。 N末端テールだけでなく、それらの球状ドメインにもあります。このような修飾には、メチル化、アセチル化、リン酸化、SUMO化、ユビキチン化、およびADPリボシル化が含まれます。これは遺伝子発現に影響します。ヒストンH2A、H2B、およびH3のコアも変更できます。変更の組み合わせは、コード、いわゆる「ヒストンコード」を構成すると考えられています。ヒストン修飾は、遺伝子調節、DNA修復、染色体凝縮（有糸分裂、精子形成、減数分裂）などの多様な生物学的プロセスで作用します。
ヒストン修飾の一般的な命名法は次のとおりです。
H3K4me1は、H3タンパク質の最初（つまりN末端）から4番目の残基（リジン）のモノメチル化を示します。
