Histone sind grundlegende Proteine, die in den Kernen (Singular: Kern) von Zellen vorkommen. Diese Proteine helfen dabei, sehr lange DNA-Stränge, den genetischen „Bauplan“ jedes Lebewesens, in kondensierte Strukturen zu organisieren, die in vergleichsweise kleine Räume innerhalb des Zellkerns passen. Stellen Sie sich sie als Spulen vor, die viel mehr Garn in eine kleine Schublade passen lassen, als wenn lange Garne einfach zusammengerollt und in die Schublade geworfen würden.
Histone dienen nicht nur als Gerüst für DNA-Stränge. Sie nehmen auch an der Genregulation teil, indem sie beeinflussen, wann bestimmte Gene (d. h. DNA-Längen, die mit einem einzelnen Protein assoziiert sind) Produkt) werden "exprimiert" oder aktiviert, um RNA zu transkribieren, und schließlich trägt das Proteinprodukt eines bestimmten Gens Anweisungen für gene Herstellung. Dies wird durch eine leichte Veränderung der chemischen Struktur der Histone durch verwandte Prozesse gesteuert, die als bezeichnet werden Acetylierung und Deacetylierung.
Histon-Grundlagen
Histonproteine sind Basen, was bedeutet, dass sie eine positive Nettoladung tragen. Da DNA negativ geladen ist, assoziieren Histon und DNA leicht miteinander, was das oben erwähnte "Spulen" ermöglicht. Ein einzelner Fall von vielen DNA-Längen, die um einen Komplex von acht Histonen gewickelt sind, bildet das sogenannte a Nukleosom. Bei der mikroskopischen Untersuchung ähneln aufeinanderfolgende Nukleosomen auf einem Chromatid (d. h. einem Chromosomenstrang) Perlen an einer Schnur.
Acetylierung von Histonen
Histonacetylierung ist die Addition einer Acetylgruppe, eines Moleküls mit drei Kohlenstoffatomen, an einen Lysin-"Rest" an einem Ende eines Histonmoleküls. Lysin ist eine Aminosäure, und die etwa 20 Aminosäuren sind die Bausteine von Proteinen. Dies wird durch das Enzym Histon-Acetyltransferase (HAT) katalysiert.
Dieser Prozess dient als chemischer "Schalter", der dazu führt, dass einige der nahegelegenen Gene auf dem Chromatid eher in RNA transkribiert werden, während andere weniger wahrscheinlich transkribiert werden. Dies bedeutet, dass die DNA-Acetylierung über Histone die Genfunktion verändert, ohne tatsächlich DNA-Basenpaarungen zu ändern, ein Effekt, der als. bezeichnet wird epigenetisch ("epi" bedeutet "auf"). Dies geschieht, weil Veränderungen der Form der DNA mehr "Andockstellen" für regulatorische Proteine freilegen, die den Genen tatsächlich Befehle erteilen.
Deacetylierung von Histonen
Histon-Deacetylase (HDAC) bewirkt das Gegenteil von HAT; das heißt, es entfernt eine Acetylgruppe von einem Lysinteil von Histon. Obwohl diese Moleküle theoretisch miteinander "konkurrieren", wurden einige große Komplexe identifiziert, die sowohl HAT als auch. enthalten HDAC-Anteile, was darauf hindeutet, dass eine große Feinabstimmung auf der Ebene der DNA und der Addition und Subtraktion von Acetyl stattfindet Gruppen.
HAT und HDAC spielen beide eine wichtige Rolle bei Entwicklungsprozessen im menschlichen Körper, und deren Versagen Enzyme richtig reguliert werden, wurde mit dem Fortschreiten einer Reihe von Krankheiten in Verbindung gebracht, darunter Krebs Sie.