Structura proteinei nucleului histonei

Histonele sunt foarte (mai violete = mai conservate) cu (albastru este sarcină pozitivă, roșu este sarcină negativă). Datorită acestei încărcări pozitive, ele interacționează electrostatic cu grupările fosfat încărcate negativ din ADN. Există cinci clase majore de histone: H1 / H5, H2A, H2B, H3 și H4. Histonele,, și sunt cunoscute ca histone de bază, în timp ce histonele H1 și H5 sunt cunoscute ca histone linker.

Cele 4 histone de tip „nucleu” (H2A, H2B, H3 și H4) sunt relativ similare în structură și sunt extrem de conservate prin evoluție, toate având un motiv (care permite dimerizarea ușoară). De asemenea, împărtășesc caracteristica „cozilor” lungi la un capăt al structurii aminoacizilor, care sunt adesea modificate covalent pentru a regla expresia genelor.

Interacțiunile histonice cu ADN

Histonele sunt componentele principale ale proteinelor, acționând ca bobine în jurul cărora se înfășoară ADN-ul și joacă un rol în genă regulament. Fără histone, ADN-ul derulat din cromozomi ar fi foarte lung; fiecare celulă umană are aproximativ 1,8 metri ADN, dar înfășurată pe histone are aproximativ 90 micrometri (0,09 mm) de cromatină, care, atunci când sunt duplicate și condensate în timpul mitozei, duc la aproximativ 120 micrometri de cromozomi. ADN-ul este înfășurat în jurul nucleozomilor cu aproximativ 50 de perechi de baze de ADN între nucleosomii următori (denumiți și ADN linker). Histonele și ADN-ul asamblate se numesc cromatină. În timpul mitozei și meiozei, cromozomii condensați sunt asamblați prin interacțiuni între nucleozomi și alte proteine reglatoare.

Nucleul nucleozomului este format din doi și a, formând doi aproape de structura terțiară. 147 de perechi de baze din jurul acestei particule de miez de 1,65 ori într-un viraj stâng super-elicoidal. Histona linker H1 leagă nucleozomul și locurile de intrare și ieșire ale ADN-ului, blocând astfel ADN-ul în loc și permițând formarea unei structuri de ordin superior.

În ansamblu, histonele fac cinci tipuri de interacțiuni cu ADN-ul:

• din helice alfa din H2B, H3 și H4 provoacă acumularea unei sarcini pozitive nete în punctul de interacțiune cu grupări fosfat încărcate negativ pe ADN
• Legături de hidrogen între coloana vertebrală a ADN-ului și legătura peptidică în coloana vertebrală a proteinelor histonice
• Interacțiuni între zaharurile de histonă și dezoxiriboză de pe ADN
• între lanțurile laterale ale aminoacizilor bazici (în special lizină și arginină) și oxigenii fosfatici de pe ADN
• Inserții nespecifice de caneluri minore ale H3 și H2B în două caneluri minore fiecare pe molecula ADN

În general, genele active au histonă mai puțin legată, în timp ce genele inactive sunt puternic asociate cu histone în timpul interfazei. Se pare, de asemenea, că structura histonelor a fost conservată în mod evolutiv, deoarece orice mutație dăunătoare ar fi grav dezadaptată. Cozile N-terminale, dar și în domeniile lor globulare. Astfel de modificări includ metilarea, acetilarea, fosforilarea, SUMOilarea, ubiquitinarea și ADP-ribozilarea. Acest lucru afectează expresia genelor. Miezul histonelor H2A, H2B și H3 poate fi, de asemenea, modificat. Combinațiile de modificări sunt considerate a constitui un cod, așa-numitul „cod de histonă”. Modificările histonice acționează în diverse procese biologice, cum ar fi reglarea genelor, repararea ADN-ului, condensarea cromozomilor (în mitoză, spermatogeneză și meioză).

Nomenclatura comună a modificărilor histonei este:

H3K4me1 denotă monometilarea celui de-al 4-lea reziduu (o lizină) de la început (adică N-terminal) al proteinei H3.