Οι ιστόνες είναι βασικές πρωτεΐνες που βρίσκονται στους πυρήνες (μοναδικός: πυρήνας) των κυττάρων. Αυτές οι πρωτεΐνες βοηθούν στην οργάνωση πολύ μεγάλων κλώνων του DNA, του γενετικού "σχεδίου" κάθε ζωντανού υλικού, σε συμπυκνωμένες δομές που μπορούν να χωρέσουν σε συγκριτικά μικρούς χώρους εντός του πυρήνα. Σκεφτείτε τα ως καρούλια, τα οποία επιτρέπουν σε πολύ μεγαλύτερο νήμα να χωράει μέσα σε ένα μικρό συρτάρι από ό, τι θα συνέβαινε αν τα μεγάλα μήκη του νήματος απλώς βάθονταν και ρίχνονταν στο συρτάρι.
Οι ιστοτόνες δεν χρησιμεύουν απλώς ως ικριώματα για κλώνους DNA. Συμμετέχουν επίσης στη ρύθμιση των γονιδίων επηρεάζοντας πότε ορισμένα γονίδια (δηλαδή, τα μήκη του DNA που σχετίζονται με μία μόνο πρωτεΐνη προϊόν) «εκφράζονται» ή ενεργοποιούνται για να μεταγράψουν RNA και τελικά το πρωτεϊνικό προϊόν για το οποίο ένα δεδομένο γονίδιο φέρει οδηγίες για κατασκευή. Αυτό ελέγχεται με ελαφρά αλλαγή της χημικής δομής των ιστονών μέσω σχετικών διεργασιών που ονομάζονται ακετυλίωση και απακετυλίωση.
Βασικά στοιχεία ιστοτόνης
Οι πρωτεΐνες ιστόνης είναι βάσεις, πράγμα που σημαίνει ότι φέρουν καθαρό θετικό φορτίο. Δεδομένου ότι το DNA είναι αρνητικά φορτισμένο, η ιστόνη και το DNA συνδέονται εύκολα μεταξύ τους, επιτρέποντας την προαναφερθείσα "ουρά". Ένα μόνο παράδειγμα πολλών μηκών DNA που τυλίγονται γύρω από ένα σύμπλεγμα οκτώ ιστονών σχηματίζει αυτό που ονομάζεται α νουκλεοσώμα. Κατά τη μικροσκοπική εξέταση, τα διαδοχικά νουκλεοσώματα σε ένα χρωματοειδές (δηλαδή, ένας κλώνος χρωμοσώματος) μοιάζουν με σφαιρίδια σε μια σειρά.
Ακετυλίωση των Ιστόνων
Η ακετυλίωση ιστόνης είναι η προσθήκη μιας ακετυλομάδας, ενός μορίου τριών άνθρακα, σε ένα «υπόλειμμα» λυσίνης στο ένα άκρο ενός μορίου ιστόνης. Η λυσίνη είναι ένα αμινοξύ και τα 20 περίπου αμινοξέα είναι τα δομικά στοιχεία των πρωτεϊνών. Αυτό καταλύεται από το ένζυμο ακετυλοτρανσφεράση ιστόνης (HAT).
Αυτή η διαδικασία χρησιμεύει ως ένας χημικός «διακόπτης» που κάνει μερικά από τα κοντινά γονίδια στο χρωματοειδές να έχουν μεγαλύτερη πιθανότητα να μεταγραφούν σε RNA ενώ καθιστούν άλλα λιγότερο πιθανό να μεταγραφούν. Αυτό σημαίνει ότι η ακετυλίωση DNA μέσω ιστονών μεταβάλλει τη λειτουργία του γονιδίου χωρίς να αλλάζει στην πραγματικότητα τυχόν ζευγές βάσεων DNA, ένα αποτέλεσμα που αναφέρεται ως επιγενετική ("epi" σημαίνει "μετά"). Αυτό συμβαίνει επειδή οι αλλαγές στο σχήμα του DNA εκθέτουν περισσότερες "θέσεις σύνδεσης" για ρυθμιστικές πρωτεΐνες που, στην πραγματικότητα, δίνουν εντολή στα γονίδια.
Αποακετυλίωση των Ιστόνων
Η αποακετυλάση της ιστόνης (HDAC) κάνει το αντίθετο του HAT. Δηλαδή, αφαιρεί μια ομάδα ακετυλίου από ένα τμήμα λυσίνης ιστόνης. Αν και αυτά τα μόρια θεωρητικά «ανταγωνίζονται» μεταξύ τους, έχουν εντοπιστεί ορισμένα μεγάλα σύμπλοκα που περιέχουν τόσο HAT όσο και Μερίδες HDAC, γεγονός που υποδηλώνει ότι συμβαίνει μεγάλη ρύθμιση στο επίπεδο του DNA και η προσθήκη και αφαίρεση ακετυλίου ομάδες.
Το HAT και το HDAC διαδραματίζουν και οι δύο σημαντικούς ρόλους στις αναπτυξιακές διαδικασίες στο ανθρώπινο σώμα, και σε αποτυχίες αυτών Τα ένζυμα που πρέπει να ρυθμιστούν σωστά έχει συσχετιστεί με την εξέλιξη ορισμένων ασθενειών, μεταξύ των οποίων ο καρκίνος τους.