» » » Модификация гистонов


Гистоны представляют собой белки, которые конденсируют ДНК хромосом. Модификации этих белков влияют на различные процессы в клетке, такие как активация / инактивация транскрипции, упаковка хромосом, повреждение ДНК и восстановление ДНК. Модификация гистонов является важным посттрансляционным процессом, который играет ключевую роль в экспрессии генов. Модификации влияют на эту экспрессию гена, изменяя структуру хроматина или путем набора модификаторов гистонов.

Гистоны упаковывают ДНК в структуры, называемые нуклеосомами, чтобы вместить молекулу ДНК в ядро. Каждая из этих нуклеосом имеет две субъединицы, каждая из которых содержит основные гистоны H2A, H2B, H3 и H4 и гистоны линкеров, называемые H1, которые действуют как стабилизаторы. В следующих разделах кратко обсуждаются три важных типа модификации гистонов.

Ацетилирование гистонов

Ацетилирование гистонов широко связано с структурой хроматина, которая является открытой и, следовательно, доступной для факторов транскрипции, что увеличивает экспрессию генов. Они в значительной степени ориентированы на регионы промотора генов.

Ферментами, ответственными за регулирование ацетилирования хвостов гистонов, являются гистон-ацетилтрансферазы (HAT) и гистондезацетилазы (HDAC). Предпочтительными мишенями для HAT являются остатки лизина в хвостах гистона H3 и H4. Ацетилирование гистонов является обратимой реакцией. HDACs позволяют удалять ацетильные группы из остатков гистон-лизина.

Дисбаланс в ацетилировании гистонов связан с образованием опухолей и прогрессированием рака. Способность определять, является ли H3 ацетилированным в лизиновом остатке, будет полезен для характеристики образцов ацетилирования и поможет исследователям понять, как генная экспрессия регулируется эпигенетикой, а также поможет развитию препаратов, нацеленных на HAT.

Гистонное метилирование

Гистоновое метилирование представляет собой перенос из S-аденозил-L-метионина одной-трех метильных групп в остатки лизина или аргинина гистоновых белков. Передача катализируется гистон-метилтрансферазами (ГМТ). В зависимости от места метилирования, метилирование лизина в H3 и H4 связано как с активацией, так и с подавлением транскрипции, тогда как метилирование аргинина связано только с активацией транскрипции. Остатки метилируются с помощью ферментов, называемых лизинметилтрансферазами. Функциональное разнообразие к отдельным сайтам метилирования обеспечивается тем, что лизин может быть моно-, ди- или триметилированным.

Например, как моно-, так и триметилирование K4 на гистоне H3 вызывают активацию транскрипции, но первое происходит у усилителей транскрипции, а последнее происходит на промоторах генов. Триметилирование K9 и K27 на гистоне H3 является одновременно сигналом для подавления транскрипции. Триметилирование K27 происходит главным образом в промоторах в богатых геном хромосомных областях и контролирует регуляторы развития в стволовых клетках эмбрионов, тогда как триметилирование K9 обычно происходит в теломерах или сателитных повторах.

Гистонное фосфорилирование

Фосфорилирование основных гистонов имеет решающее значение для конденсации хромосом. Гистон-киназы добавляют фосфатную группу, полученную из АТФ, в гидроксильную группу целевой аминокислотной боковой цепи. Гистоновое фосфорилирование способствует взаимодействию между другими модификациями гистонов и обеспечивает платформу для эффекторных белков.

Гистонное фосфорилирование H2A на T120 и H3 на S10 требуется для уплотнения хроматина и регуляции его структуры / функции во время митоза.