Viele Erklärungen zur Histonbiochemie sind für den Studenten im Grundstudium nicht ganz aufschlussreich. Wie hängt die Histonstruktur (Dimere, Oktomere) mit ihren spezifischen Funktionen als Core- oder Linker-Histone zusammen? Wie interagieren sowohl Linker- als auch Core-Histone innerhalb von Nukleosomen, um letztendlich die Genexpression zu regulieren?
Die Core-Histone sind H2A, H2B, H3 und H4, und die Linker-Histone sind H1 und H5. Die Struktur des Nukleosoms ist in Wikipedia gut erklärt :
Jeweils zwei der Core-Histone lagern sich zu einem oktameren Nukleosom-Core-Partikel zusammen, und 147 DNA-Basenpaare wickeln sich 1,65-mal in einer linkshändigen superhelikalen Windung um dieses Core-Partikel. Das Linker-Histon H1 bindet das Nukleosom und die Eintritts- und Austrittsstellen der DNA, wodurch die DNA fixiert wird und die Bildung einer Struktur höherer Ordnung ermöglicht wird. Die grundlegendste derartige Formation ist die 10-nm-Faser oder -Kügelchen auf einer Schnurkonformation. Dies beinhaltet das Wickeln von DNA um Nukleosomen, wobei ungefähr 50 DNA-Basenpaare jedes Nukleosomenpaar trennen (auch als Linker-DNA bezeichnet). Die zusammengesetzten Histone und DNA werden als Chromatin bezeichnet. Zu den Strukturen höherer Ordnung gehören die 30-nm-Faser (die einen unregelmäßigen Zickzack bildet) und die 100-nm-Faser, die die Strukturen sind, die in normalen Zellen zu finden sind. Während der Mitose und Meiose
Die Kernhistone haben eine positive Nettoladung, was die Wechselwirkung mit den negativ geladenen Phosphatgruppen der DNA erleichtert.
Abgesehen von der Definition der Nukleosomenstruktur ist die Funktion der Core-Histone regulatorisch: Sie kann die Genexpression durch Histonmodifikationen wie Acetylierung oder Methylierung ein- und ausschalten.
Die Genexpression ist eingeschaltet, wenn:
• DNA-Demethylierung
• Histonacetylierung
• H3K4-Methylierung
• H3K36-Methylierung
• H3K9-Demethylierung
• H3K27-Demethylierung
Die Genexpression ist AUS wenn:
• DNA-Methylierung
• Histon-Deacetylierung
• H3K4-Demethylierung
• H3K36-Demethylierung
• H3K9-Methylierung
• H3K27-Methylierung
// H3K4-Demethylierung ist eine Abkürzung für: Lysin 4 von H3 wird demethyliert.
Berger SL . 2002. Histonmodifikationen in der Transkriptionsregulation. Current Opinion in Genetics & Development 12: 142–148 ist auch eine schöne Übersicht.