Модификация гистона

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

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.