Histony

Z Wikipedii

Histony – zasadowe białka wchodzące w skład chromatyny, neutralizujące jej kwasowy charakter, o niewielkiej masie cząsteczkowej (poniżej 23 kDa). Charakteryzują się dużą zawartością aminokwasów zasadowych, zwłaszcza lizyny i argininy, co nadaje im właściwości polikationów. Wiążą się z helisą DNA, która jest polianionem, tworząc nukleoproteiny, które są obojętne elektrycznie. Wyróżnia się pięć typów histonów:

• szczególnie bogatą w lizynę:
  • H1 - najbardziej zasadowy, największy z histonów (zwany czasem histonem łącznikowym)
  • H2A
  • H2B
• szczególnie bogate w argininę:
  • H3
  • H4

Histony H3 i H4 są najbardziej konserwatywne ewolucyjnie natomiast histon H1 jest najbardziej zmienny.

Rdzeń każdego histonu jako białka jest niepolarną domeną globulinową. Polarne są obydwa końce, które zawierają właśnie aminokwasy zasadowe odpowiadające za polarność cząsteczki. Motyw C-końcowy, nazywany jest także zawinięciem histonowym (ang. histon fold), natomiast motyw N-końcowy (ogon histonu) jest często obiektem modyfikacji posttranslacyjnych, pośredniczy on także w tworzeniu heterodimerów histonów w nukleosomie. Co ciekawe histony Archeonów nie posiadają, charakterystycznego dla eukariotów motywu N-końcowego.

Histony H2A, H2B, H3 i H4 tworzą rdzeń nukleosomu, a histon H1 spina DNA wchodzące i schodzące z nukleosomu.

Podczas replikacji DNA konieczne jest także odtworzenie struktury chromatyny i przyłączenie do niej nowo zsyntezowanych histonów. Pośredniczą przy tym następujące białka:

• CAF-1 - jest to kompleks białkowy występujący u Homo sapiens, łączący się z acetylowanymi histonami H3 i H4
• NAP-1 - także występuje u człowieka i pełni podobną funkcję jak powyższe białko, jednak oddziaływuje z histonami H2A i H2B
• N1 i N2 oraz nukleoplazmina - są analogicznymi białkami ale występują u Xenopus

Histony wchodzące w skład chromatyny podlegają modyfikacjom posttranslacyjnym, co powoduje rozluźnienie chromatyny, co jest konieczne do przeprowadzenia replikacji DNA lub transkrypcji. Najczęstsze modyfikacje, którym podlegają histony w trakcie cyklu komórkowego to:

• acetylacja i deacetylacja
• metylacja i demetrylacja - te modyfikacje są rzadko spotykane wśród innych białek
• fosforylacja i defosforylacja
• ADP-rybozylacja
• ubikwitylacja

Acetylacja zachodzi najczęściej na histonie H4 i dotyczy lizyny. Proces ten ma duże znaczenie w ekspresji genów ponieważ acetylacja histonów powoduje częściową dekondensację chromatyny, przez co jest ona bardziej dostępna dla czynników transkrypcyjnych. Niski poziom acetylacji jest czynnikiem biorącym udział w inaktywacji chromosomu X oraz z superaktywnością tego chromosomu u samców Drosophila melanogaster. Wiele acetylotransferaz to aktywatory transkrypcji. Z kolei metylacja histonów jest zwykle skorelowana z wyciszaniem transkrypcji. Do niedawna uważano, że w odróżnieniu od acetylacji jest ona procesem nieodwracalnym ale niedawno opisano enzymy o aktywności demetylaz histonów.

Fosforylacja histonów skorelowana jest zwykle z cyklem komórkowym, największy stopień tej modyfikacji jest obserwowany podczas późnej fazy G2i mitozy. Podczas samej mitozy na jedną cząsteczkę histonu przypada od 6 do 25 grup fosforanowych (w zależności od konkretnego organizmu), podany opis dotyczy histonu H1, ponadto zakłada się, że dla przeprowadzenia tej fosforylacji konieczne jest częściowe wynurzenie. Różne warianty są fosforylowane w różny sposób i różne jest rozmieszczenie ufosforylowanych cząsteczek w chromatynie.

Proces ADP-rybozylacji polega na dodaniu do cząsteczek histonów łańcuchów złożonych z kilkunastu reszt cukrowych, połączonych kowalencyjnie z białkiem. Modyfikacja ta związana jest ze stabilizacją struktury wyższego rzędu, ale niektóre dane wskazują, że ADP-rybozylacja prowadzi raczej do relaksacji chromatyny. Ponadto jest ona prawdopodobnie związana z procesami naprawy DNA a także apoptozą.

Ogólnie histony są białkami niezwykle konserwatywnymi ewolucyjnie i występują u wszystkich organizmów eukariotycznych a także u archeonów, jednakże H1 wykazuje spore różnice nie tylko gatunkowe, ale także tkankowe, co nie jest spowodowane różnymi genami kodującymi go ale modyfikacjami posttranslacyjnymi. Istnieje także bardzo wiele (zwłaszcza w przypadku histonu łącznikowego tkankowo specyficznych wariantów histonów. Oto niektóre przykłady:

• CenH3 - odpowiedzialny za organizację centromerów i kinetochorów
• H3.3 - zwiększa aktywność transkrypcji
• H2A.X - ułatwia naprawę i rekombinację DNA

[edytuj] Bibliografia

• Piotr Węgleński (red), Genetyka molekularna, wyd 2 poprawione PWN Warszawa 2006

[edytuj] Zobacz też

• chromatyna
• nukleosom
• modyfikacje posttranslacyjne
• regulacja transkrypcji