histonmodificaties

Histonmodificaties zijn post-translationele modificaties op histoneiwitten die DNA rond nucleosomen wikkelen en daarmee de structuur van chromatine en de regulatie van genexpressie beïnvloeden. Histonen H2A, H2B, H3 en H4 dragen modificaties op hun N-terminale uitsteeksels (tails) en soms op kerngebieden. Tot de bekendste modificaties behoren acetylatie, methylatie, fosforylatie, ubiquitinatie, sumoylatie en soms citrullinatie of biotinylatie. Deze modificaties ontstaan op specifieke aminozuurzuren, vooral lysines en arginines, en kunnen de lading en interacties van histonen veranderen.

Schrijvers-, lezers- en verwijzersenzymen regelen histonmodificaties. Histone acetyltransferasen (HATs) en methytransferasen (HMTs) voegen modi toe, terwijl histondeacetylasen (HDACs) en demethylasen modi verwijderen. Lezersdomeinen zoals bromodomomen en chromodomomen herkennen specifieke modi en rekruteren eiwitcomplexen die chromatinetoestand en transcriptie beïnvloeden. Modificaties zijn doorgaans reversibel en vaak afhankelijk van de cellulaire toestand en metabolische beschikbaarheid van moleculen zoals acetyl-CoA en S-adenosylmethionine.

Functie-implicaties zijn breed: histonmodificaties kunnen chromatinetoestand verruimen of samendrukken, genexpressie activeren of onderdrukken, en betrokken zijn bij DNA-reparatie, duplicatie en celdifferentiatie. Bepaalde combinaties vormen patronen die geassocieerd zijn met actieve promoters (bijv. H3K4me3) of repressieve regio’s (bijv. H3K27me3, H3K9me3). Het geheel wordt soms de histone code genoemd: combinaties van modi reguleren genomische functies.

Onderzoek naar histonmodificaties gebruikt technieken als ChIP-seq en massaspectrometrie om modi op genoomniveau of in eiwitten te identificeren en te kwantificeren. Dysregulatie van histonmodificaties wordt in verband gebracht met ontwikkeling, differentiatie en ziekten zoals kanker.