WikiDer > Histon (Protein)

Histone sind spezifisch Protein die zusammen mit dem DNA in dem Kern es Chromatin Formen.

Histone dienen als Bausteine ​​für die Nukleosomen, die die DNA tragen. Acht Histone bilden eine Proteinkugel, die einen Kern bildet, um den das lange DNA-Molekül gewickelt ist. Sie spielen eine wichtige Rolle bei der Vertragsgestaltung (kondensieren) der DNA während der Kernteilung, die histonreiche DNA wird zu Heterochromatin DNA, die arm an Histonen ist, heißt Euchromatin. Im Spermazellen fast alle Histone wurden ersetzt durch Protamin.

Aufbau eines Nukleosoms aus Histone
Aufbau ist unvollständig dargestellt.

Aufbau und Varianten

Histone bestehen aus vier verschiedenen Proteinen. H3 und H4 bilden zusammen ein Dimer, ebenso H2A und H2B. Ein H3-H4-Tetramer wird aus zwei H3-H4-Dimeren gebildet. Daran binden dann zwei H2A-H2B-Dimere. Diese acht Proteine ​​bilden zusammen ein Oktamer.
Jedes Protein hat eine einzigartige Funktion in einem bestimmten Organismus. Varianten von H2A und H3 wurden entdeckt, jede mit einzigartigen Funktionen.

H3-Varianten

H3.3

H3.3 kommt vermehrt in Euchromatin vor und damit auf aktiv Gene.^[1] Jedes Mal, wenn ein Gen transkribiert (Transkription) wird, wird H3.3 in die Histone des Gens eingebaut. Wenn eine Zelle altert, enthält ihr Chromatin mehr H3.3.

CENH3

CENH3-Varianten sind hauptsächlich auf der DNA des Zentromer und führen die Montage der Kinetochor.

H2A-Varianten

H2A-Bbd

H2A-Bbd entspricht nur 48% der Aminosäuresequenz des kanonischen H2A und darüber ist nur wenig bekannt. Da es nicht auf dem inaktiven X-Chromosom vorkommt und stärker in den Histonen aktiver Gene vorkommt, wird angenommen, dass es eine Rolle bei der Transkriptionsaktivierung spielt.

MakroH2A

MacroH2A spielt eine wichtige Rolle bei der Inaktivierung von Genen. Es tritt hauptsächlich auf dem inaktiven X-Chromosom auf.

H2A.Z

H2A.Z entspricht 60 % kanonischem H2A. H2A.Z-Nukleosomen sind aufgrund der schwächeren Bindung zwischen H2A.Z und dem H3-H4-Tetramer sehr instabil.

Im Hefe H2A.Z ist auf dem Promotor sowohl von aktiven als auch von inaktiven Genen vorhanden. Daher ist unklar, ob es die Gentranskription aktiviert oder inaktiviert. H2A.Z Nukleosomen sind vorhanden auf Telomere und dienen als eine Art Barriere gegen die Verbreitung von Heterochromatin.

Im Hühner H2A.Z-Nukleosomen kommen hauptsächlich an den Promotoren aktiver Gene vor. Wahrscheinlich ist die Funktion des Proteins hier die Aktivierung der Transkription.^[2] Wenn das Gen für H2A.Z ausgeschaltet ist, ist der Organismus nicht lebensfähig.

Im Säugetiere ein inaktives H2A.Z-Gen ist tödlich. Es hat wahrscheinlich eine andere Funktion pro Gewebe. Kann eine Rolle bei der Chromosomensegregation spielen.

H2A.X

H2A.X spielt eine wichtige Rolle bei der Reparatur von doppelsträngigen DNA-Brüchen.

HP1

Es gibt ein Protein, das auch oft zu den Histonproteinen gezählt wird: HP1. Dieses Protein bindet oft an methylierte DNA, was schließlich dazu führt, dass auch die umgebende DNA methyliert wird und HP1 bindet. Da auf die DNA eine HP1-Schicht aufgebracht wird, kann die RNA-Polymerase nicht mehr an die DNA binden und die Transkription kann nicht mehr stattfinden. Dies scheint jedoch nicht der Fall zu sein, da 3/4 der Gene, an die HP1 gebunden ist Gut Es wird vermutet, dass HP1 bei der weiteren Kondensation des Nukleosoms eine Rolle spielt. Es induziert einen Zustand der Supercoiling.

Histon-Code

Histone enthalten Teile, die geändert werden können (Methylierung, Acetylierung), wodurch die Assoziation zwischen DNA und Proteinen verstärkt oder abgeschwächt wird). Das Muster dieser Modifikationen wird als Histoncode bezeichnet. Die bekanntesten Modifikationen werden im Folgenden diskutiert:

Folgende Modifikationen führen zur Bildung von Euchromatin:

• Di- oder Trimethylierung von H3K4 (ein Lysin an der vierten Position des H3-Proteins)
• Acetylierung von H3 oder H4

Folgende Modifikationen führen zur Bildung von Heterochromatin:

• Di- oder Trimethylierung von H3K27, diese Modifikation ist an der homöotischen Stummschaltung und der Inaktivierung des inaktiven X-Chromosoms beteiligt. Diese Modifikation wird durch den Chromatin-Remodeler EZH2 erreicht.
• Methylierung von H3K9, diese und nachfolgende Modifikationen werden von SUV39 durchgeführt.
• Trimethylierung von H3K9, ist diese Modifikation hauptsächlich an der Bildung des Zentromers Heterochromatin beteiligt.
• Methylierung von H4K20.

Mikrofibrille

Die nächste Organisationsebene ist die 30-nm-Mikrofibrillenwicklung, aus der die DNA nicht mehr direkt abgelesen werden kann. Sie müssen es zuerst zerlegen, um die Transkriptionsinitiation durchzuführen. (das Aufwickeln erfolgt noch weiter, auch über ein Kerngerüst und schließlich natürlich, wie man sie durch das Mikroskop sieht, die Chromosomen).

Signalisierung im Kern

Im Kern ist die DNA also in diesen Histonen aufgewickelt und so weiter, und die Leute denken, dass es nach einem bestimmten Stück Chromatin immer eine Schleife gibt, die als eine Art "Adresse" für den Rest der eng aufgewickelten dient DNA. Eine solche Schleife wird dann über ein Protein erkannt, das dann der Zelle ein Signal sendet, welcher Teil der DNA an welcher Schleife abgewickelt werden muss.

Evolution

Histone haben sich im Laufe der Evolution relativ wenig verändert. Das Aminosäurezusammensetzung Histone von sehr weit entfernt verwandten Arten, wie z Kuh und der Erbse, weist nur geringe Unterschiede auf.

Es gibt jedoch Unterschiede. Die H2A-Varianten H2A.Z und H2A.X kommen in allen Eukaryoten vorhanden, während die MacroH2A- und H2A-Bbd-Varianten spezifisch sind für Wirbeltiere sein.

Verweise