Гистоновые белки имеют гибкий N-концевой хвост, отходящий от нуклеосомы. Эти гистоновые хвосты часто подвергаются посттрансляционным модификациям, таким как ацетилирование, метилирование, фосфорилирование и убиквитинирование. Определенные комбинации этих модификаций образуют “гистоновые коды”, которые влияют на сворачивание хроматина и тканеспецифическую экспрессию генов.
Ацетилирование
Фермент гистонацетилтрансфераза добавляет ацетильную группу к гистонам. Другой фермент, гистондеацетилаза, удаляет ацетильную группу из ацетилированных гистонов. Аминокислота лизин в положениях 4 и 9 N-концевого гистонового хвоста часто ацетилируется и деацетилируется. Ацетилирование увеличивает отрицательный заряд гистонов. Это ослабляет взаимодействие ДНК-гистоны, что приводит к расслаблению хроматина и увеличению доступа к ДНК. Например, в эритроидных клетках ген бета-глобина связан с ацетилированными гистонами, которые увеличивают его экспрессию. В неэритроидных клетках, где ген неактивен, он ассоциируется с неацетилированными гистонами.
Метилирование
Лизин в положении 9 гистонового хвоста гистона H3 может быть ди- или триметилирован ферментом гистонметилтрансферазой. Это метилирование может инициировать связывание негистоновых белков и увеличивать компактизацию хроматина. Метилирование повышает положительный заряд гистонов, что приводит к увеличению сродства между отрицательно заряженной ДНК и гистонами и более сильной компактизации хроматина. Репрессированный хроматин, также известный как гетерохроматин, сильно метилирован.
Сводная таблица модификаций гистонов и их влияния на экспрессию генов
| Модификация гистонов | Влияние на экспрессию гена |
| Ацетилированный лизин | Активация |
| Гипоацетилированный лизин | Репрессия |
| Фосфорилированный серин/треонин | Активация |
| Метилированный аргинин | Активация |
| Метилированный лизин | Репрессия |
| Убиквитинилированный лизин | Активация/Репрессия |
Коды, или модификации, гистонов наследуются эпигенетически, то есть эти модификации не кодируются генетически. Следовательно, эти модификации точно передаются следующей клетке во время каждого клеточного деления как эпигенетическая память.
