Las proteínas histonas en los nucleosomas se modifican postraduccionalmente (PTM) para aumentar o disminuir el acceso al ADN. Los PTM comúnmente observados son la metilación, acetilación, fosforilación y ubiquitinación de los aminoácidos de lisina en la región de la cola de la histona H3. Estas modificaciones de histonas tienen un significado específico para la célula. De ahí que se les llame “código de histonas”. El complejo proteico implicado en la modificación de las histonas se denomina complejo “lector-escritor”.

Escritores

El escritor es una enzima que puede causar modificaciones específicas de histonas. Las enzimas escritoras comunes son las histonas metiltransferasas (HMT) y las histonas acetiltransferasas (HAT). Los HMT añaden un grupo metilo a la cola de las histonas, lo que aumenta la compactación de la cromatina, inhibe la transcripción y ayuda a diferenciar las hebras recién sintetizadas de la hebra parental durante la replicación del ADN. Los HAT añaden un grupo acetilo a la cola de histonas, lo que disminuye la compactación de la cromatina y permite el acceso al ADN.

Borradores

Los PTM a las histonas son reversibles y pueden ser eliminados por otro grupo de enzimas llamadas “borradores”. Los borradores comunes son la histona desacetilasa y la histona desmetilasa. Eliminan el acetilo o grupo metilo de la histona y alteran la compactación de la cromatina.

Proteínas de barrera

Los complejos lector-escritor marcan las regiones de eucromatina y heterocromatina en una cromatina. La acetilación de la lisina de la cola de la histona marca la eucromatina, mientras que la metilación marca la región de la heterocromatina. Es importante separar la eucromatina rica en genes de la heterocromatina pobre en genes, para una regulación óptima de la expresión génica. En una hebra larga de cromatina, las series de eucromatina y heterocromatina están separadas por secuencias de barrera. Estas secuencias evitan la propagación de la modificación de histonas por varias vías. Por ejemplo, las proteínas de barrera pueden unir la cromatina al poro nuclear y evitar la propagación de la heterocromatina.

La actividad aberrante de las enzimas escritoras-borradoras se correlaciona con varias enfermedades humanas, como el Alzheimer, el síndrome del cromosoma X frágil y el cáncer. En el síndrome del cromosoma X frágil, el gen FRM1, necesario para el desarrollo cognitivo normal, está hipermetilado, lo que conduce al silenciamiento transcripcional del gen.