Histonkärnproteinstruktur
Histoner är mycket (mer lila = mer konserverade) med (blå är positiv laddning, röd är negativ laddning). På grund av denna positiva laddning interagerar de elektrostatiskt med de negativt laddade fosfatgrupperna i DNA. Det finns fem huvudklasser av histoner: H1 / H5, H2A, H2B, H3 och H4. Histoner,, och är kända som kärnhistoner, medan histoner Hl och H5 är kända som länkhistoner.
De 4 ”kärniga” histonerna (H2A, H2B, H3 och H4) är relativt lika struktur och är mycket bevarade genom evolution, alla med ett motiv (som möjliggör enkel dimerisering). De delar också funktionen av långa ”svansar” i ena änden av aminosyrastrukturen, som ofta modifieras kovalent för att reglera genuttryck.
Histoninteraktioner med DNA
Histoner är de viktigaste proteinkomponenterna i, som fungerar som spolar kring vilka DNA vindar och spelar en roll i genen regler. Utan histoner skulle det avlindade DNA i kromosomer vara mycket långt; varje mänsklig cell har cirka 1,8 meter DNA, men sår på histonerna har den cirka 90 mikrometer (0,09 mm) kromatin, vilket, när det dupliceras och kondenseras under mitos, resulterar i cirka 120 mikrometer kromosomer. DNA lindas runt nukleosomer med cirka 50 baspar DNA mellan efterföljande nukleosomer (även kallat linker-DNA). De sammansatta histonerna och DNA kallas kromatin. Under mitos och meios samlas de kondenserade kromosomerna genom interaktioner mellan nukleosomer och andra regulatoriska proteiner.
Nukleosomkärnan är bildad av två och a och bildar två nästan av tertiär struktur. 147 baspar runt denna kärnpartikel 1,65 gånger i en vänsterhänt super-spiralformad sväng. Linkerhistonet H1 binder nukleosomen och DNA: ns in- och utgångsställen, varigenom DNA låses på plats och möjliggör bildandet av struktur av högre ordning.
Sammantaget gör histoner fem typer av interaktioner med DNA:
- från alfa-helices i H2B, H3 och H4 orsaka att en nettoladdning ackumuleras vid interaktionsstället med negativt laddade fosfatgrupper på DNA
- Vätebindningar mellan DNA-ryggraden och peptidbindningen i ryggraden i histonproteiner
- Interaktioner mellan histon- och deoxiribossocker på DNA
- mellan sidokedjor av basiska aminosyror (särskilt lysin och arginin) och fosfatoxygener på DNA
- Icke-specifika mindre spårinsättningar av H3 och H2B i två mindre spår vardera på DNA-molekylen
Generellt har gener som är aktiva mindre bunden histon, medan inaktiva gener är starkt associerade med histoner under interfasen. Det verkar också som att strukturerna för histoner har bevarats evolutionärt, eftersom alla skadliga mutationer skulle vara allvarligt felanpassade.
Kromatinreglering
Histoner är föremål för post-translationell modifiering av enzymer främst på grund av deras N-terminal svansar, men också i deras globala domäner. Sådana modifieringar inkluderar metylering, acetylering, fosforylering, SUMOylering, ubiquitinering och ADP-ribosylering. Detta påverkar genuttryck. Kärnan i histonerna H2A, H2B och H3 kan också modifieras. Kombinationer av modifieringar tros utgöra en kod, den så kallade ”histonkoden”. Histonmodifieringar verkar i olika biologiska processer såsom genreglering, DNA-reparation, kromosomkondensation (vid mitos, spermatogenes och meios).
Den gemensamma nomenklaturen för histonmodifieringar är:
Så H3K4me1 betecknar monometyleringen av den fjärde resten (en lysin) från början (dvs. N-terminalen) av H3-proteinet.
