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Histone –Funktion und Modifikation
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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
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Ou et al. (2017), Science 357(6349)
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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
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Histon-“Tail“ Unstrukturierte N-Terminale Domänen die aus dem Kern herausragen unterliegen post-translationalen Modifikationen
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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, )
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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
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Zusammenfassung Histon: Oktamer Struktur (Chromatin)
Modifikation der Histon-“Tails“ (unstrukturierte N-Terminale Domänen) Methylierung Acetylierung Phosphorylierung Ubiquitinierung Genexpression (Aktivierung, Repression, „poised state“)
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Quellen https://www.youtube.com/watch?v=gbSIBhFwQ4s
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)
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