Histonkjerneproteinstruktur

Histoner er høyt (mer lilla = mer konservert) med (blå er positiv ladning, rød er negativ ladning). På grunn av denne positive ladningen samhandler de elektrostatisk med de negativt ladede fosfatgruppene i DNA. Det er fem hovedklasser av histoner: H1 / H5, H2A, H2B, H3 og H4. Histoner,,, og er kjent som kjernehistonene, mens histonene H1 og H5 er kjent som linkerhistonene.

De 4 «kjerne» histonene (H2A, H2B, H3 og H4) er relativt like i struktur og er svært bevart gjennom evolusjon, alle med et motiv (som tillater enkel dimerisering). De deler også funksjonen med lange «haler» i den ene enden av aminosyrestrukturen, som ofte modifiseres kovalent for å regulere genuttrykk.

Histoninteraksjoner med DNA

Histoner er de viktigste proteinkomponentene i, og fungerer som spoler rundt hvilke DNA vinder, og spiller en rolle i genet regulering. Uten histoner ville det avviklede DNA i kromosomer være veldig langt; hver menneskecelle har omtrent 1,8 meter DNA, men såret på histonene har den omtrent 90 mikrometer (0,09 mm) kromatin, som når den dupliseres og kondenseres under mitose, resulterer i omtrent 120 mikrometer kromosomer. DNA er pakket rundt nukleosomer med omtrent 50 basepar DNA mellom etterfølgende nukleosomer (også referert til som linker-DNA). De samlede histonene og DNA kalles kromatin. Under mitose og meiose samles de kondenserte kromosomene gjennom interaksjoner mellom nukleosomer og andre regulatoriske proteiner.

Nukleosomkjernen er dannet av to og a, og danner to nesten ved tertiær struktur. 147 basepar med rundt denne kjernepartikkelen 1,65 ganger i en venstrehendt superhelisk sving. Linkerhiston H1 binder nukleosomet og inngangs- og utgangssidene til DNA, slik at DNA låses på plass og tillater dannelse av høyere ordensstruktur.

Histoner lager i alt fem typer interaksjoner med DNA:

• fra alfa-helices i H2B, H3 og H4 føre til at en netto positiv ladning akkumuleres ved interaksjonen med negativt ladede fosfatgrupper på DNA
• Hydrogenbindinger mellom DNA-ryggraden og peptidbindingen i ryggraden i histonproteiner
• Interaksjoner mellom histon og deoksyribosesukker på DNA
• mellom sidekjeder av basiske aminosyrer (spesielt lysin og arginin) og fosfatoksygener på DNA
• Ikke-spesifikke mindre sporinnsatser av H3 og H2B i to mindre spor hver på DNA-molekylet

Generelt har gener som er aktive mindre bundet histon, mens inaktive gener er sterkt assosiert med histoner under interfase. Det ser også ut til at strukturen til histoner har blitt bevart evolusjonært, ettersom eventuelle skadelige mutasjoner ville være alvorlig utilpasningsdyktige. N-terminal haler, men også i deres globulære domener. Slike modifikasjoner inkluderer metylering, acetylering, fosforylering, SUMOylering, ubiquitinering og ADP-ribosylering. Dette påvirker genuttrykk. Kjernen til histonene H2A, H2B og H3 kan også modifiseres. Kombinasjoner av modifikasjoner antas å utgjøre en kode, den såkalte «histonkoden». Histonmodifikasjoner virker i forskjellige biologiske prosesser som genregulering, DNA-reparasjon, kromosomkondensasjon (i mitose, spermatogenese og meiose).

Den vanlige nomenklaturen for histonmodifikasjoner er:

Så H3K4me1 betegner monometylering av den fjerde resten (et lysin) fra starten (dvs. N-terminalen) av H3-proteinet.