Wat zijn histonen?
Histonen zijn structuren in eukaryote cellen en enkele eencellige micro-organismen van het phylum Euryarchaeota die dienen als spoelen waarrond het deoxyribonucleïnezuur (DNA) van de cel heel dicht wikkelt. Zonder de ruimtebescherming die histonen mogelijk maken, zouden cellen hun eigen DNA niet kunnen bevatten. Histonen spelen ook een belangrijke rol bij genexpressie door de toegang van transcriptie-actieve moleculen tot de DNA-genen mogelijk te maken of te belemmeren. Een derde taak is om de structurele integriteit van het DNA en van het veel grotere chromosoom te behouden.
De stoffen die histonen bevatten zijn eiwitten die weinig verschillen van soort tot soort. De meest voorkomende eiwitten worden H1 / H5, H2A, H2B, H3 en H4 genoemd. Het DNA is nauw verbonden met de histonen door de aantrekking tussen de zijgroepen van de histone-eiwitten en het DNA. Deze aantrekkelijke kracht wordt gemodificeerd door de toevoeging van acetyl- of methylgroepen aan enkele aminozuren van lysine of arginine nabij het einde van de H3- en H4-eiwitten. Het aanhalen of losmaken van de DNA-streng heeft tot gevolg dat de genen toegankelijk of ontoegankelijk zijn, bekend als het gen "aan" of "uit" zetten.
In de meeste cellen, ongeacht de bron, vormen acht histone-eiwitten, bestaande uit twee elk van H2A, H2B, H3 en H4, een octetstructuur. Ongeveer 146 basenparen DNA wikkelen zich bijna twee keer rond de octetstructuur om een "nucleosoom" te vormen. Een korte lus van DNA, gestabiliseerd door het H1-eiwit of het H5-analoog ervan, leidt naar het volgende nucleosoom en vormt een structuur die vaak wordt gekenmerkt als "kralen aan een string". De nucleosomen en hun verbindende DNA-secties vormen strakke spiralen, met zes nucleosomen per beurt, om zogenaamde chromatinevezels te maken. De vezels pakken samen om een chromosoom te vormen.
Histone-eiwitten H2A, H2B, H3 en H4 hebben een relatief laag molecuulgewicht, bestaande uit 120 tot 135 aminozuren per eiwitmolecuul. Histones H1 / H5 zijn veel langer en geven structureel kader aan de nucleosomen, net als een stalen staaf die een reeks schijven met elkaar verbindt. In menselijke cellen, als al het DNA niet was opgerold en met de uiteinden tegen elkaar was gelegd, zou de streng ongeveer 70 inch lang (1,8 m) zijn, maar slechts ongeveer 0,0000007 inch dik (180 nanometer). Door de substructuren op te rollen en terug te rollen, functioneren de 23 paren chromosomen in een kern die zelf minder dan 0,0004 inch (10 micrometer) in diameter is. Histonen maken dit vouwen mogelijk door de moleculaire omgeving te regelen.
Van histonen werd aanvankelijk gedacht dat ze alleen de hierboven genoemde typen hadden. Onderzoek heeft echter op veel meer diversiteit gewezen dan eerder werd aangenomen. De basismoleculen zijn nog steeds relatief hetzelfde, zelfs tussen organismen zo uiteenlopend als gist en zoogdieren. Deze eigenschap wordt evolutionair behoud genoemd. Het geeft aan dat zelfs kleine variaties in deze moleculen resulteren in cellen die ofwel niet zouden kunnen gedijen ofwel zouden reproduceren en schade en evolutionaire straffen aan het organisme zouden veroorzaken.