5.12: Modyfikacja histonu

Nukleosom zawiera rdzeń białkowy, który składa się z czterech białek rdzenia histonowego: H2A, H2B, H3 i H4.

Oprócz tych czterech standardowych histonów rdzeniowych, eukarionty posiadają również kilka wariantów każdego histonu, z wyjątkiem H4.

Ogony aminokońcowe rdzenia wzorcowego i wariantowego histonów rdzenia wystają z nukleosomów i są wysoce nieustrukturyzowane i mobilne.

Ogony te, składające się z około 30 aminokwasów, są poddawane kilku formom modyfikacji kowalencyjnych, takich jak acetylacja lizyn, fosforylacja seryn oraz mono-, di- lub trimetylacja lizyn.

Reakcje, które prowadzą do tych modyfikacji, są katalizowane przez różne enzymy, takie jak metylotransferazy, acetylazy, kinazy. Te grupy enzymów są zbiorczo określane jako “pisarze”.

Reakcje, które katalizują usuwanie tych grup chemicznych, są katalizowane przez enzymy, takie jak demetylazy, deacetylazy i fosfatazy. Enzymy te są zbiorczo określane jako “gumki”.

Wśród licznych możliwych kombinacji różnych wariantów histonów i modyfikacji końców aminokońcowych znane są tylko niektóre skoordynowane zestawy. Niektóre z tych połączonych zestawów modyfikacji kodują określony sygnał dla komórki.

Na przykład jeden zestaw modyfikacji sygnalizuje uszkodzenie DNA i potrzebę naprawy. Inny sygnalizuje ekspresję genu, podczas gdy inne sygnalizują wyciszenie genów lub modyfikację chromatyny, takie jak ustanowienie i rozprzestrzenianie się heterochromatyny.

Ten system kodowania jest określany jako “kod histonowy”.

Sygnały zakodowane w tych modyfikacjach są dekodowane przez specyficzne białka regulatorowe zwane “czytnikami”. Te białka i kompleksy wielobiałkowe zawierają różne małe domeny, z których każda rozpoznaje określony znacznik histonowy.

Wiążą się ściśle z regionem chromatyny, który zawiera kilka różnych znaczników histonowych i przyciągają dodatkowe kompleksy białkowe o działaniu katalitycznym. Prowadzi to do określonych funkcji biologicznych, takich jak modyfikacje chromatyny, ekspresja genów i wyciszanie genów.