Co to są histony?
Histony to struktury w komórkach eukariotycznych i niektórych jednokomórkowych mikroorganizmach z rodzaju Euryarchaeota, które służą jako szpule, wokół których kwas dezoksyrybonukleinowy (DNA) komórki bardzo ściśle się owija. Bez zachowania przestrzeni, które umożliwiają histony, komórki nie mogłyby zawierać własnego DNA. Histony odgrywają również ważną rolę w ekspresji genów, umożliwiając lub utrudniając dostęp cząsteczek aktywnych transkrypcyjnie do genów DNA. Trzecim zadaniem jest utrzymanie integralności strukturalnej DNA i znacznie większego chromosomu.
Substancje, które zawierają histony, są białkami niewiele różniącymi się między gatunkami. Najpopularniejsze białka to H1 / H5, H2A, H2B, H3 i H4. DNA jest ściśle związany z histonami przez przyciąganie między bocznymi grupami białek histonowych a DNA. Ta siła przyciągania jest modyfikowana przez dodanie grup acetylowych lub metylowych do kilku aminokwasów lizyny lub argininy pod koniec białek H3 i H4. Zacieśnienie lub rozluźnienie nici DNA powoduje, że geny są dostępne lub niedostępne, co nazywane jest włączaniem lub wyłączaniem genu.
W większości komórek, niezależnie od źródła, osiem białek histonowych, składających się z dwóch z każdego z H2A, H2B, H3 i H4, tworzy strukturę oktetów. Około 146 par zasad DNA owija się wokół struktury oktetu prawie dwa razy, tworząc „nukleosom”. Krótka pętla DNA, stabilizowana przez białko H1 lub jego analog H5, prowadzi do następnego nukleosomu, tworząc strukturę, którą często określa się jako „koraliki na sznurku”. Nukleosomy i ich łączące sekcje DNA tworzą zwarte spirale, z sześcioma nukleosomami na turę, tworząc tak zwane włókna chromatyny. Włókna pakują się razem, tworząc chromosom.
Białka histonowe H2A, H2B, H3 i H4 mają stosunkowo niską masę cząsteczkową, składającą się ze 120 do 135 aminokwasów na cząsteczkę białka. Histony H1 / H5 są znacznie dłuższe i dają strukturę strukturalną nukleosomom, podobnie jak stalowy pręt łączący szereg dysków. W ludzkich komórkach, gdyby całe DNA było rozwinięte i ułożone na końcach, pasmo miałoby około 70 cali długości (1,8 m), a jedynie około 0,0000007 cala grubości (180 nanometrów). Przez zwijanie i odwijanie podbudowy 23 pary chromosomów funkcjonują w jądrze, które ma mniej niż 10000 mikrometrów średnicy. Histony umożliwiają to zwijanie poprzez kontrolowanie środowiska molekularnego.
Początkowo uważano, że histony mają tylko wymienione powyżej typy. Badania wykazały jednak znacznie większą różnorodność niż wcześniej akceptowano. Podstawowe cząsteczki są nadal względnie takie same, nawet między organizmami tak rozbieżnymi jak drożdże i ssaki. Ta cecha nazywa się ochroną ewolucyjną. Wskazuje to, że nawet niewielkie różnice w tych cząsteczkach skutkują komórkami, które albo nie mogłyby się rozwijać, albo mogłyby się rozmnażać, powodując uszkodzenia i kary ewolucyjne dla organizmu.