Histonen zijn basiseiwitten die worden aangetroffen in de kernen (enkelvoud: kern) van cellen. Deze eiwitten helpen bij het organiseren van zeer lange DNA-strengen, de genetische "blauwdruk" van elk levend wezen, in gecondenseerde structuren die in relatief kleine ruimtes in de kern passen. Zie ze als spoelen, waardoor er veel meer draad in een kleine lade past dan het geval zou zijn als lange stukken draad gewoon opgerold en in de lade zouden worden gegooid.
Histonen dienen niet alleen als steiger voor DNA-strengen. Ze nemen ook deel aan genregulatie door te beïnvloeden wanneer bepaalde genen (dat wil zeggen, lengtes van DNA geassocieerd met een enkel eiwit) product) worden "tot expressie gebracht" of geactiveerd om RNA te transcriberen en uiteindelijk het eiwitproduct waarvoor een bepaald gen instructies draagt maken. Dit wordt gecontroleerd door de chemische structuur van de histonen lichtjes te veranderen via verwante processen genaamd acetylering en deacetylering.
Histon Fundamentals
Histon-eiwitten zijn basen, wat inhoudt dat ze een netto positieve lading dragen. Omdat DNA negatief geladen is, associëren histon en DNA zich gemakkelijk met elkaar, waardoor de bovengenoemde "spooling" kan plaatsvinden. Een enkel exemplaar van vele stukken DNA die rond een complex van acht histonen zijn gewikkeld, vormt wat a. wordt genoemd nucleosoom. Bij microscopisch onderzoek lijken opeenvolgende nucleosomen op een chromatide (d.w.z. een chromosoomstreng) op kralen aan een touwtje.
Acetylering van histonen
Histonacetylering is de toevoeging van een acetylgroep, een molecuul met drie koolstofatomen, aan een lysine-"residu" aan het ene uiteinde van een histonmolecuul. Lysine is een aminozuur en de ongeveer 20 aminozuren zijn de bouwstenen van eiwitten. Dit wordt gekatalyseerd door het enzym histonacetyltransferase (HAT).
Dit proces dient als een chemische "schakelaar" die ervoor zorgt dat sommige van de nabijgelegen genen op de chromatide meer kans hebben om in RNA te worden getranscribeerd, terwijl andere minder snel worden getranscribeerd. Dit betekent dat DNA-acetylering via histonen de genfunctie verandert zonder daadwerkelijk de DNA-basenparen te veranderen, een effect dat wordt aangeduid als epigenetisch ("epi" betekent "op"). Dit gebeurt omdat veranderingen in de vorm van het DNA meer "docking-sites" blootleggen voor regulerende eiwitten die in feite bevelen aan de genen geven.
Deacetylering van histonen
Histondeacetylase (HDAC) doet het tegenovergestelde van HAT; dat wil zeggen, het verwijdert een acetylgroep uit een lysinegedeelte van histon. Hoewel deze moleculen in theorie met elkaar "concurreren", zijn er enkele grote complexen geïdentificeerd die zowel HAT als HDAC-porties, wat suggereert dat er veel fijnafstemming plaatsvindt op het niveau van DNA en het optellen en aftrekken van acetyl groepen.
HAT en HDAC spelen beide een belangrijke rol in ontwikkelingsprocessen in het menselijk lichaam, en het falen hiervan enzymen die goed moeten worden gereguleerd, is in verband gebracht met de progressie van een aantal ziekten, waaronder kanker hen.