Histonmodifikation

Histonmodifikationen sind Veränderungen an Histon-Proteinen, die zu einer stärkeren oder schwächeren Verpackung des Chromatins führen und umliegende DNA-Abschnitte aktivieren oder stilllegen können (Gen-Silencing). Somit ist die Modifikation der Histone mit der Transkriptionsaktivierung gekoppelt. Der Modifikationszustand kann auch nach einer Zellteilung bestehen bleiben. Die Hauptaufgabe der Histon-Proteine in Assoziation mit DNA ist die Bildung von Nukleosomen. Die Nukleosomen bilden wiederum Chromatinfasern. Histon-Proteine besitzen einen flexiblen N-Terminus, welcher aus dem Nukleosom herausreicht. Die Veränderung dieses N-Terminus spielt eine wichtige Rolle für die Bildung der Chromatinstruktur. Die Abfolge dieser Veränderungen ergeben den Histon-Code. Der Histon-Code ergibt zusammen mit weiteren Modifikationen, wie der DNA-Methylierung, den epigenetischen Code.

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Möglichkeiten der Histonmodifikation

• Acetylierung durch HAT (Histon-Acetyltransferasen)
• Deacetylierung durch HDAC (Histon-Deacetylase)
• Phosphorylierung
• Methylierung
• Ubiquitinylierung
• Ribosylierung

Vergleich dazu auch den Atikel Epigenetik, Absatz Epigenetische Codierung und Evolution.

Diese Modifikationen verändern die Bindungsfähigkeit von Transkriptionsfaktoren durch:

• Direkte Wechselwirkung (z.B. Ladungsverteilung)
• Änderung der Sekundär- und Tertiärstruktur der DNA

Nomenklatur

Um Histonmodifikationen zu bezeichnen, hat sich folgende Nomenklatur entwickelt:

1. Der Name des Histons (z. B. H3)
2. Die betroffene Aminosäure in ihrem Einletterkode (z. B. K für Lysin) mit der N-terminalen Position der Aminosäure im Protein
3. Die Art der Modifikation (Me: Methyl, P: Phosphat, Ac: Acetyl, Ub: Ubiquitin)

Somit bezeichnet H3K4Me die Methylierung der 4. Aminosäure (Lysin) ab dem N-terminalen Ende des Histon H3.

Quellen

• Jenuwein T, Allis C (2001) Translating the Histone Code, Science Vol. 293. no. 5532, pp. 1074 - 1080 PMID 11498575
• Strahl BD, Allis D. The language of covalent histone modifications. Nature 403(6765): pp. 41-45, 2000 PMID 10638745