Histone –Funktion und Modifikation

Das Nukleosom Nukleosom: Kern Nukleosom + linker DNA + linker Histon Kernnukleosom = DNA + Protein DNA: 147bp der DNA herumgewickelt Protein: um Histon Oktamer (8 Proteine) in 1.67 linksläufigen Drehungen die DNA gewickelt Linker DNA: zwischen den Nukleosomen 20(-80)bp Linker Histon: Histon H1 Struktur durch Zusammenlagerung: Chromatin  Chromosomen

Ou et al. (2017), Science 357(6349)

Histone Kleine, positiv geladene Proteine Interaktion mit negativ geladenem Rückgrat der DNA Heterodimere H3-H4 formen Kernhinston  erste Windung der DNA Heterodimere H2A-H2B (oben und unten)  zweite Windung

Histon-“Tail“ Unstrukturierte N-Terminale Domänen die aus dem Kern herausragen  unterliegen post-translationalen Modifikationen

Modifikationen am Histon Methylierung (me): Lysin (K), Arginin (R) Acetylierung (ac): Lysin (K) Phosphorylierung (ph): Serine (S), Threonin (T), Tyrosin (Y) Ubiquitinierung (ub): Lysin (K) „Writer“: Histon-Acetyltransferase, Histon-Methyltransferase, mehrere Kinasen „Eraser“: Histon Deacetylase, Histon Demethylase, Phosphatase „Reader“: Proteindomänen, die bestimmte Modifikation erkennen (Bromo, Chromo, 14-3-3)

Funktion der Modifikation Expression von Genen: H3K4me3: Aktivierungs-Markierung H3K27me3: Repressive Markierung H3K4me3 UND H3K27me3: “poised state” Schaffen von Varianten mit veränderten physikalisch-chemischen Eigenschaften DNA-Rückgrat neg. + Histon pos.  gute Bindung Acetylierung neg.  weniger gute Bindung Effizienter als Expression verschiedener Histone Hohe kombinatorische Komplexität Speicherung von Information  schneller als Evolution

Zusammenfassung Histon: Oktamer Struktur (Chromatin) Modifikation der Histon-“Tails“ (unstrukturierte N-Terminale Domänen) Methylierung Acetylierung Phosphorylierung Ubiquitinierung Genexpression (Aktivierung, Repression, „poised state“)

Quellen https://www.youtube.com/watch?v=gbSIBhFwQ4s http://www.bioinf.uni-leipzig.de/teaching/pastClasses/class257.html Ou HD, Phan S, Deerinck TJ, Thor A, Ellisman MH, O'Shea CC. ChromEMT: Visualizing 3D chromatin structure and compaction in interphase and mitotic cells. Science. 2017;357(6349) https://www.epigentek.com/catalog/histone-modification.php

Danke für die Aufmerksamkeit!