From Wikipedia, the free encyclopedia
Histonski kod je hipoteza da je transkripcija genetičkih informacija kodiranih u DNK djelimično regulirana hemijskim modifikacijama (poznatim kao histonski tragovi) u histonskim proteinimaa, prvenstveno na njihovim nestrukturiranim krajevima. Zajedno sa sličnim modifikacijama kao što je metilacija DNK dio je epigenetičkog koda.[1] Histoni se povezuju sa DNK kako bi formirali nukleosome, koji se sami spajaju kako bi formirali hromatinska vlakna, koja zauzvrat čine poznatiji hromosom. Histoni su globularni proteini sa fleksibilnim N-terminalom (koji se smatra repom) koji strši iz nukleozoma. Mnoge modifikacije repa histona vrlo dobro koreliraju sa strukturom hromatina, a stanje modifikacije histona i struktura hromatina dobro koreliraju sa nivoima ekspresije gena. Kritički koncept histonske hipoteze je da histonske modifikacije služe za regrutovanje drugih proteina specifičnim prepoznavanjem modificiranog histona preko proteinskih domena specijaliziranih za takve svrhe, umjesto jednostavnom stabilizacijom ili destabilizirajući interakciju između histona i osnovne DNK. Ovi regrutirani proteini tada djeluju tako da aktivno mijenjaju strukturu hromatina ili da promoviraju transkripciju. Za detalje o regulaciji ekspresija gena modifikacijama histona pogledajte tabelu ispod.
Hipoteza je da su interakcije hromatin-DNK vođene kombinacijama histonskih modifikacija. Iako je prihvaćeno da modifikacije (kao što su metilacija, acetilacija, ADP-ribozilacija, ubikvitinacija, citrulinacija, SUMOilacija[2] i fosforilacija) u histonskim repovima mijenjaju strukturu hromatina, potpuno razumijevanje preciznih mehanizama pomoću kojih ove promjene histonskih repova utiču na interakcije DNK-histon ostaje nedostižno. Međutim, neki konkretni primjeri su detaljno razrađeni. Naprimjer, fosforilacija serinskih ostataka 10 i 28 na Histonu H3 je marker za hromosomsku kondenzaciju. Slično tome, kombinacija fosforilacije serinskih ostatka 10 i acetilacije lizinskog ostatka 14 na histonu H3 je znak aktivne transkripcije.
Dobro okarakterisane modifikacije histona uključuju:[3]
Međutim, postoji mnogo više histonskih modifikacija, a osjetljivi pristupi masenoj spektrometriji nedavno su uveliko proširili katalog.[7]
Sasvim osnovni sažetak histonskog koda za status ekspresija gena dat je u nastavku (nomenklatura histona je opisana ovdje):
| Tip modifikacije |
Histon | |||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| H3K4 | H3K9 | H3K14 | H3K27 | H3K79 | H3K122 | H4K20 | H2BK5 | |
| Monometilacija | Aktivacija[8] | Aktivacija[9] | Aktivacija [9] | Aktivacija [9][10] | Aktivacija [9] | Aktivacija [9] | ||
| Dimetilacija | Represija[4] | Represija [4] | Aktivacija[10] | |||||
| Trimetilacija | Aktivacija [11] | Represija[9] | Represija [9] | Aktivacija[10] Represija[9] |
Represija[4] | |||
| Acetilacija | Aktivacija[11] | Aktivacija[11] | Aktivacija[12] | Aktivacija[13] | ||||
Za razliku od ovog pojednostavljenog modela, svaki pravi histonski kod ima potencijal da bude masivno složen; svaki od četiri standardna histona može se istovremeno modificirati na više različitih mjesta sa više različitih modifikacija. Da bi se dala predstava o ovoj složenosti, histon H3 sadrži 19 lizina za koje se zna da su metilirani - svaki može biti ne-, mono-, di- ili tri-metiliran. Ako su modifikacije nezavisne, to omogućava potencijalnih 419 ili 280 milijardi različitih obrazaca metilacije lizina, daleko više od maksimalnog broja histona u ljudskom genomu (6,4 Gb / ~150 bp = ~ 44 miliona histona ako su jako zbijeni). I to ne uključuje acetilaciju lizina (poznato po H3 na devet ostataka), metilaciju arginina (poznato po H3 na tri ostatka) ili fosforilaciju treonin/serin/tirozin (poznato po H3 na osam ostataka), da ne spominjemo modifikacije drugih histona.
Svaki nukleosom u ćeliji stoga može imati drugačiji skup modifikacija, što postavlja pitanje da li postoje uobičajeni obrasci histonskih modifikacija. Studija od oko 40 modifikacija histona na promotorima ljudskih gena otkrila je preko 4.000 različitih korištenih kombinacija, od kojih se preko 3.000 pojavljuje samo na jednom promotoru. Međutim, otkriveni su obrasci uključujući skup od 17 histonskih modifikacija koje su prisutne zajedno na preko 3.000 gena.[16] Stoga se javljaju obrasci histonskih modifikacija, ali su vrlo zamršeni, i za sada postoji detaljno biohemijsko razumijevanje važnosti relativno malog broja modifikacija.
Strukturne determinante prepoznavanja histona od strane čitatelja, pisaca i gumica histonskog koda otkrivaju se sve većim brojem eksperimentalnih podataka.[17]
Seamless Wikipedia browsing. On steroids.
Every time you click a link to Wikipedia, Wiktionary or Wikiquote in your browser's search results, it will show the modern Wikiwand interface.
Wikiwand extension is a five stars, simple, with minimum permission required to keep your browsing private, safe and transparent.
