Gli istoni sono proteine di base che si trovano nei nuclei (singolare: nucleo) delle cellule. Queste proteine aiutano a organizzare lunghissimi filamenti di DNA, il "progetto" genetico di ogni essere vivente, in strutture condensate che possono inserirsi in spazi relativamente piccoli all'interno del nucleo. Considerali come bobine, che consentono di inserire molto più filo all'interno di un piccolo cassetto rispetto a quanto accadrebbe se i lunghi pezzi di filo fossero semplicemente appallottolati e gettati all'interno del cassetto.
Gli istoni non fungono semplicemente da impalcatura per i filamenti di DNA. Partecipano anche alla regolazione genica influenzando quando determinati geni (cioè lunghezze di DNA associate a una singola proteina) prodotto) sono "espressi" o attivati per trascrivere l'RNA e infine il prodotto proteico un dato gene porta istruzioni per fabbricazione. Questo è controllato alterando leggermente la struttura chimica degli istoni tramite processi correlati chiamati acetilazione e deacetilazione.
Fondamenti di istone
Le proteine istoniche sono basi, il che implica che portano una carica netta positiva. Poiché il DNA è caricato negativamente, l'istone e il DNA si associano facilmente l'uno all'altro, consentendo il verificarsi del suddetto "spooling". Una singola istanza di molte lunghezze di DNA avvolte attorno a un complesso di otto istoni forma ciò che viene chiamato a nucleosoma. All'esame microscopico, i nucleosomi successivi su un cromatide (cioè un filamento cromosomico) assomigliano a perline su un filo.
Acetilazione degli istoni
L'acetilazione dell'istone è l'aggiunta di un gruppo acetile, una molecola a tre atomi di carbonio, a un "residuo" di lisina a un'estremità di una molecola di istone. La lisina è un amminoacido e i circa 20 amminoacidi sono i mattoni delle proteine. Questo è catalizzato dall'enzima istone acetiltransferasi (HAT).
Questo processo funge da "interruttore" chimico che rende più probabile la trascrizione in RNA di alcuni dei geni vicini sul cromatide, mentre rende meno probabile la trascrizione di altri. Ciò significa che l'acetilazione del DNA tramite gli istoni altera la funzione genica senza modificare effettivamente gli accoppiamenti di basi del DNA, un effetto denominato epigenetico ("epi" significa "su"). Ciò si verifica perché le modifiche alla forma del DNA espongono più "siti di attracco" per le proteine regolatrici che, in effetti, danno ordini ai geni.
Deacetilazione degli istoni
L'istone deacetilasi (HDAC) fa l'opposto di HAT; cioè, rimuove un gruppo acetile da una porzione lisina dell'istone. Sebbene queste molecole in teoria "competino" tra loro, sono stati identificati alcuni grandi complessi che contengono sia HAT che porzioni HDAC, suggerendo che una grande quantità di messa a punto avviene a livello del DNA e l'aggiunta e la sottrazione di acetile gruppi.
HAT e HDAC svolgono entrambi ruoli importanti nei processi di sviluppo nel corpo umano e nei loro fallimenti enzimi da regolare adeguatamente è stato associato alla progressione di una serie di malattie, tra cui il cancro loro.