+
Facultatief

Epigenetische modificaties van histonen


Auteur: Dr. Grootte Termanis

de Histone-code is de samenvatting van epigenetische histon-modificaties en hun functies (Jenuwein & Allis, 2001).
Als je Histone van dichterbij bekijkt, is het opvallend dat ze bestaan ​​uit een bolvormig deel met ongestructureerde (uitgestrekte) uiteinden (N- en C-terminus). De bolvormige gebieden van de histonen vormen de kern van het nucleosoom, dat is ingepakt in DNA. De ongestructureerde uiteinden steken daarentegen uit de nucleosoomstructuur.
Histonen kunnen chemisch worden gemodificeerd in ongestructureerde en bolvormige gebieden. Dit zijn epigenetische modificaties. In de afgelopen decennia zijn honderden histone-modificaties ontdekt, nu gegroepeerd in een zogenaamde 'histone-code'. De meest bestudeerde modificaties zijn acetylering (Ac), methylatie (Me), fosforylering (P) en ubiquitinatie (Ub).

nomenclatuur

Bij het beschrijven van histon-modificaties wordt een bepaalde nomenclatuur gebruikt.
Het wordt weergegeven:
(1) Welke histon is gemodificeerd (H2A, H2B, H3 of H4).
(2) Het aminozuur dat is gemodificeerd en zijn positie in het histone-eiwit (bijvoorbeeld lysine 9, K9).
(3) De aard van de modificatie (bijvoorbeeld methylatie - Me, acetylatie-Ac, ubiquitinylatie-Ub, enz.).
(4) Het aantal aangehechte chemische groepen. In veel gevallen kunnen een, twee of zelfs drie identieke chemische moleculen aan het aminozuur worden gehecht. (bijvoorbeeld me1, me2 of me3).
Voorbeelden:
H3K9me3 - Drievoudige methylering van het lysine-aminozuur op de negende positie van het H3-histone-eiwit.
H3K9ac Acetylering van het lysine-aminozuur op de negende positie van het H3-histone-eiwit.

Effect van histon-modificaties op het genoom

Histone-modificaties kunnen het genoom op twee manieren beïnvloeden.
1. Door de hechting van factoren te remmen en te bevorderen
Verschillende histon-modificaties kunnen verbindende plateaus zijn voor verschillende regulerende factoren. H3K9ac en H3K4me3 kunnen bijvoorbeeld de binding van 'activatoren' bevorderen en 'remmers' remmen. Dit leidt tot het 'openen' van de chromatine en genactivatie. Aan de andere kant zijn H3K27me3, H3K9me3 en H3K20me3 voorbeelden van modificaties die binding van 'remmers' bevorderen en 'activatoren' remmen. Dit leidt tot een gesloten chromatinestructuur waarin genen inactief zijn. Aldus zijn histon-modificatie als het ware signalen voor de binding van regulerende factoren.
2. Directe modificatie van de DNA-histonstructuur
Sommige histon-modificaties, vooral in het bolvormige gebied op contactpunten tussen histonen en DNA, kunnen de chromatinestructuur direct veranderen. Sommige modificaties bevorderen het afwikkelen van DNA uit de histonkern (bijvoorbeeld H3K122ac) en andere bevorderen de smallere spoel (H3K64me).
Vaak wordt een combinatie van de bovenstaande mechanismen gebruikt om de gewenste chromatinestructuur te verkrijgen.