Inhoud
Histonen zijn basiseiwitten die worden gevonden in de kernen (enkelvoud: kern) van cellen. Deze eiwitten helpen bij het organiseren van zeer lange DNA-strengen, het genetische 'blauw' 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 eenvoudig werden opgerold en in de lade werden geworpen.
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 eiwitproduct) worden "tot expressie gebracht" of geactiveerd om RNA te transcriberen en uiteindelijk het eiwitproduct dat een bepaald gen bevat instructies voor het maken. Dit wordt geregeld door de chemische structuur van de histonen enigszins te veranderen via gerelateerde processen acetyleren en deacetylering.
Histone Fundamentals
Histone-eiwitten zijn basen, wat betekent dat ze een netto positieve lading dragen. Omdat DNA negatief geladen is, associëren histon en DNA gemakkelijk met elkaar, waardoor het eerder genoemde "spoolen" kan plaatsvinden. Een enkele instantie van vele lengtes DNA die rond een complex van acht histonen zijn gewikkeld, vormt een zogenaamde nucleosoom. Na microscopisch onderzoek lijken opeenvolgende nucleosomen op een chromatide (d.w.z. een chromosoomstreng) op kralen op een string.
Acetylering van histonen
Histonacetylering is de toevoeging van een acetylgroep, een molecuul met drie koolstofatomen, aan een "residu" van lysine aan één uiteinde van een histon-molecuul. Lysine is een aminozuur en de ongeveer 20 aminozuren zijn de bouwstenen van eiwitten. Dit wordt gekatalyseerd door het enzym histon acetyltransferase (HAT).
Dit proces dient als een chemische "schakelaar" die het voor sommige van de nabijgelegen genen op de chromatide waarschijnlijker maakt om in RNA te worden getranscribeerd, terwijl anderen minder waarschijnlijk worden getranscribeerd. Dit betekent dat DNA-acetylering via histonen de genfunctie verandert zonder daadwerkelijk DNA-basenparen te veranderen, een effect dat wordt aangeduid als epigenetische ("epi" betekent "op"). Dit gebeurt omdat veranderingen in de vorm van het DNA meer "dockingsites" blootleggen voor regulerende eiwitten die in feite orders geven aan de genen.
Deacetylatie van Histones
Histone deacetylase (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 enkele grote complexen geïdentificeerd die zowel HAT- als HDAC-delen bevatten, wat suggereert dat veel fijnafstemming plaatsvindt op het niveau van DNA en de toevoeging en aftrekking van acetylgroepen.
HAT en HDAC spelen beide een belangrijke rol in ontwikkelingsprocessen in het menselijk lichaam, en het niet goed regelen van deze enzymen is in verband gebracht met de progressie van een aantal ziekten, waaronder kanker.