Estrutura da proteína do núcleo da histona

As histonas são altamente (mais roxas = mais conservadas) com (azul é carga positiva, vermelho é carga negativa). Por causa dessa carga positiva, eles interagem eletrostaticamente com os grupos fosfato carregados negativamente no DNA. Existem cinco classes principais de histonas: H1 / H5, H2A, H2B, H3 e H4. Histonas,, e são conhecidas como as histonas centrais, enquanto as histonas H1 e H5 são conhecidas como as histonas ligantes.

As 4 histonas “centrais” (H2A, H2B, H3 e H4) são relativamente semelhantes em estrutura e são altamente conservados ao longo da evolução, todos apresentando um motivo (que permite a fácil dimerização). Eles também compartilham a característica de longas “caudas” em uma extremidade da estrutura do aminoácido, que são freqüentemente modificadas covalentemente para regular a expressão do gene.

Interações das histonas com o DNA

As histonas são os principais componentes das proteínas, agindo como carretéis em torno dos quais o DNA se enrola e desempenham um papel no gene regulamento. Sem as histonas, o DNA desenrolado nos cromossomos seria muito longo; cada célula humana tem cerca de 1,8 metros de DNA, mas enrolada nas histonas tem cerca de 90 micrômetros (0,09 mm) de cromatina, que, quando duplicada e condensada durante a mitose, resulta em cerca de 120 micrômetros de cromossomos. O DNA é envolvido em torno dos nucleossomos com aproximadamente 50 pares de bases de DNA entre os nucleossomos subsequentes (também conhecido como DNA ligante). As histonas e o DNA reunidos são chamados de cromatina. Durante a mitose e a meiose, os cromossomos condensados são montados por meio de interações entre os nucleossomos e outras proteínas regulatórias.

O núcleo do nucleossomo é formado por dois e um, formando dois quase por Estrutura terciária. 147 pares de bases em torno dessa partícula central 1,65 vezes em uma volta superhélica para a esquerda. O ligante histona H1 liga o nucleossomo e os locais de entrada e saída do DNA, travando assim o DNA no lugar e permitindo a formação de uma estrutura de ordem superior.

Ao todo, as histonas fazem cinco tipos de interações com o DNA:

• de alfa-hélices em H2B, H3 e H4 fazer com que uma carga líquida positiva se acumule no ponto de interação com grupos fosfato carregados negativamente no DNA
• Ligações de hidrogênio entre a estrutura do DNA e a ligação peptídica na estrutura das proteínas histonas
• Interações entre os açúcares histona e desoxirribose no DNA
• entre as cadeias laterais de aminoácidos básicos (especialmente lisina e arginina) e oxigênios de fosfato no DNA
• Inserções não específicas de sulco menor de H3 e H2B em duas ranhuras menores, cada uma na molécula de DNA

Em geral, os genes que são ativos têm menos histonas ligadas, enquanto os genes inativos estão altamente associados às histonas durante a interfase. Também parece que a estrutura das histonas foi conservada evolutivamente, uma vez que quaisquer mutações deletérias seriam gravemente mal-adaptativas.

Regulação da cromatina

As histonas estão sujeitas à modificação pós-tradução por enzimas principalmente em seus Caudas N-terminais, mas também em seus domínios globulares. Essas modificações incluem metilação, acetilação, fosforilação, SUMOilação, ubiquitinação e ADP-ribosilação. Isso afeta a expressão do gene. O núcleo das histonas H2A, H2B e H3 também pode ser modificado. Acredita-se que as combinações de modificações constituam um código, o chamado “código de histonas”. As modificações das histonas atuam em diversos processos biológicos, como regulação do gene, reparo do DNA, condensação cromossômica (na mitose, espermatogênese e meiose).

A nomenclatura comum das modificações das histonas é:

Então H3K4me1 denota a monometilação do 4º resíduo (uma lisina) desde o início (ou seja, o terminal N) da proteína H3.