Histonmodifikasjoner

Histonmodifikasjoner refererer til kjemiske endringer som påføres histonproteinene rundt hvilke DNA er pakket i kromatin. Histoner er hovedkomponenter i nucleosome og består av et octamer av core-histonene H2A, H2B, H3 og H4, med linkerhistonet H1 som kan regulere pakkningen. De vanligste modifikasjonene skjer på histontailene og i enkelte tilfeller på kjernen av histonene. Eksempler inkluderer acetylasjon, metylering, fosforylering, ubiquitinering og andre mindre merker. Modifikasjonene påvirker kromatinstrukturen og hvor lett DNA leses av transkripsjonsmaskineriet.

Enzymer kontrollerer modifikasjonene. Histonacetyltransferaser (HATs) og histondeacetylaser (HDACs) regulerer acetyltilstander; histonmetyltransferaser (HMTs) og demetylaser regulerer metylering; fosfataseer og ubiquitinaser bidrar også til dynamikken. Samspillet mellom ulike modifikasjoner omtales ofte som histonkoden, der bestemte kombinasjoner av merker påvirker lesing av kromatinet og rekruttering av faktorer som regulerer transkripsjon. Eksempelvis finnes H3K4me3 ofte ved aktive promoterregioner; H3K27ac ved aktive enhancer-regioner; H3K27me3 og H3K9me3 ved repressiv heterokromatin. Modifikasjoner påvirker ikke bare genuttrykk, men også DNA-replikasjon, reparasjon og kromatinarkitektur.

Modifikasjonene er dynamiske og endres i løpet av cellefaser, utvikling og som svar på miljøsignaler. De er sentrale i epigenetikk og mekanismer som genomisk imprinting og X-kromosom inaktivering. Forstyrrelser i histonmodifikasjoner er knyttet til ulike sykdommer, inkludert kreft og nevrodegenerative tilstander.

Forskning på histonmodifikasjoner bruker teknikker som kromatinimmunbinding (ChIP-seq) for å kartlegge histonmarkører på genomnivå og massespektrometri for å identifisere og kvantifisere merkene. Histonvarianter, som H2A.Z og macroH2A, bidrar også til kromatinstruktur og regulatoriske mekanismer.