Struktura białka rdzenia histonu

Histony są bardzo silne (bardziej fioletowe = bardziej konserwatywne) z (niebieski to ładunek dodatni, czerwony to ładunek ujemny). Z powodu tego dodatniego ładunku oddziałują elektrostatycznie z ujemnie naładowanymi grupami fosforanowymi w DNA. Istnieje pięć głównych klas histonów: H1 / H5, H2A, H2B, H3 i H4. Histony „ i są znane jako histony rdzeniowe, podczas gdy histony H1 i H5 są znane jako histony łącznikowe.

4 histony „rdzeniowe” (H2A, H2B, H3 i H4) są stosunkowo podobne w struktury i są wysoce konserwowane w wyniku ewolucji, wszystkie z motywem (co umożliwia łatwą dimeryzację). Mają również wspólną cechę długich „ogonów” na jednym końcu struktury aminokwasu, które są często modyfikowane kowalencyjnie w celu regulacji ekspresji genów.

Interakcje histonów z DNA

Histony są głównymi składnikami białek, pełniąc rolę szpul, wokół których owija się DNA i odgrywają rolę w genach rozporządzenie. Bez histonów odwinięty DNA w chromosomach byłby bardzo długi; każda ludzka komórka ma około 1,8 metra DNA, ale nawinięta na histony ma około 90 mikrometrów (0,09 mm) chromatyny, która po zduplikowaniu i kondensacji podczas mitozy daje około 120 mikrometrów chromosomów. DNA jest owinięte wokół nukleosomów z około 50 parami zasad DNA pomiędzy kolejnymi nukleosomami (nazywane również łącznikiem DNA). Zebrane histony i DNA nazywa się chromatyną. Podczas mitozy i mejozy skondensowane chromosomy są składane poprzez interakcje między nukleosomami i innymi białkami regulatorowymi.

Rdzeń nukleosomu składa się z dwóch i a, tworząc dwa prawie o struktura trzeciorzędowa. 147 par zasad wokół tej cząstki rdzenia 1,65 razy w lewoskrętnym superhelikalnym zakręcie. Histon łącznikowy H1 wiąże nukleosom oraz miejsca wejścia i wyjścia DNA, blokując w ten sposób DNA na miejscu i umożliwiając tworzenie struktury wyższego rzędu.

W sumie histony tworzą pięć typów interakcji z DNA:

• z helis alfa w H2B, H3 i H4 spowodować akumulację dodatniego ładunku netto w punkcie interakcji z ujemnie naładowanymi grupami fosforanowymi w DNA.
• Wiązania wodorowe pomiędzy szkieletem DNA a wiązaniem peptydowym w szkielecie białek histonowych
• Interakcje między cukrami histonowymi i dezoksyrybozowymi w DNA
• pomiędzy łańcuchami bocznymi aminokwasów zasadowych (zwłaszcza lizyny i argininy) a tlenami fosforanu w DNA
• Niespecyficzne insercje w mniejszych rowkach H3 i H2B w dwa mniejsze rowki, każdy na cząsteczce DNA.

Generalnie, aktywne geny mają mniej związany histon, podczas gdy nieaktywne geny są silnie związane z histonami podczas interfazy. Wydaje się również, że struktura histonów została zachowana ewolucyjnie, ponieważ wszelkie szkodliwe mutacje byłyby poważnie nieprzystosowane.

Regulacja chromatyny

Histony podlegają posttranslacyjnej modyfikacji przez enzymy, głównie na ich Ogony N-końcowe, ale także w ich domenach kulistych. Takie modyfikacje obejmują metylację, acetylację, fosforylację, SUMOylację, ubikwitynację i ADP-rybozylację. Wpływa to na ekspresję genów. Rdzeń histonów H2A, H2B i H3 również można modyfikować. Uważa się, że kombinacje modyfikacji tworzą kod, tak zwany „kod histonowy”. Modyfikacje histonów działają w różnych procesach biologicznych, takich jak regulacja genów, naprawa DNA, kondensacja chromosomów (w mitozie, spermatogenezie i mejozie).

Powszechna nomenklatura modyfikacji histonów to:

A więc H3K4me1 oznacza monometylację czwartej reszty (lizyny) od początku (tj. Końca N) białka H3.