Гістон H4
Гістон H4 — це гістоновий білок, який входить до структури хроматину в ядрах клітин евкаріот. Молекула гістона складається з глобулярного білкового домену та довгого N-кінцевого хвоста. Гістон H4 входить до основної структури нуклеосоми разом з гістонами H2A, H2B та H3. Посттрансляційні модифікації гістонів, у першу чергу метилювання та ацетилювання, впливають на зміни експресії генів, які намотані на відповідну нуклеосому.[1]
| гістони H4, родина 3 | |
|---|---|
| Ідентифікатори | |
| Символ | H4F3 |
| Entrez | |
| HUGO | |
| UniProt | |
| Інша інформація | |
| Локус | Хр. 3 |
Генетика ред.
Гістон H4 кодований родиною генів, які розташовані в різних локусах:
Еволюційна консервативність ред.
Білки гістонів є одними з найбільш консервативних білків евкаріот. Наприклад, послідовність гістону H4 з протеому бобів та бика розрізняються лише на 2 амінокислотних залишки з 102. Більшість мутацій, які спричиняють амінокислотні заміни в гістонах, призводять до загибелі клітини або організму. Ті, що не є летальними, викликають значні зміни в експресії генів та інші порушення.[2]
Структура ред.
Білки гістону H4 у різних організмів складаються з 102—135 амінокислотних залишків. Вони мають спільний структурний мотив, так звану «гістонову складку» (англ. histone fold), яка утворена з 3 α-спіралей, що з'єднані двома петлями. Гістон H4 зв'язується з гістоном H3, утворрюючи H3-H4 димер. Два таких димери збираються в тетрамер, який приєднується до тетрамеру з двох H2a-H2b димерів для утворення октамерного кору нуклеосоми.[2]
Поліморфізми ред.
Гістон H4 є одним з білків з найменшою швидкістю еволюції послідовності, тому невідомі його поліморфзми. Тим не менш, один організм зазвичай має багато генів, що дають білки з однаковою послідовністю, тому поява таких поліморфзмів у деяких з них теоретично не була б пошкодувальним фактором. Тому дійсна причина відсутності поліморфізмів залишається неясною.[3]
Посттрансляційні модифікації ред.
Окремі амінокислотні залишки гістону H4 можуть модифікуватися в зрілому функціональному білку. Основними модифікаціями є метилювання та ацетилювання, що зазвичай відбувається в N-кінцевих хвостах, хоча в гістонів знайдені всі типи посттрансляційних модифікацій білків.[2]
Метилювання ред.
Метилювання гістонів відбувається на залишках амінокислот лізину, аргініну та гістидину. Може відбуватися моно-, ді- або триметилювання залишків гістону H4. Метилювання гістонів пов'язане з різними клітинними функціями, такими як транскрипція, реплікація ДНК, репарація ДНК, формування гетерохроматину, репрограмування соматичних клітин тощо.[4] Дослідження показали, що H4R3-метилювання (метилювання третього залишку аргініну в гістоні H4) за допомогою метилтрансферази PRMT1 є необхідним in vivo для встановлення або підтримки широкого спектра модифікацій «активного» хроматину. Також таке метилювання було суттєвим для можливості наступного ацетилювання N-кінцевого хвоста. Тим не менш, ацетилювання гістону H4 пригнічує його подальше метилювання за допомогою PRMT1.[5]
Ацетилювання ред.
Додавання до гістонів ацетильних груп послаблюю скрученість конденсованого гетерохроматину, оскільки негативні заряди цих груп розштовхують негативно заряджений фосфатний остов молекули ДНК. Значна кількість активаторів транскрипції має гістон-ацетилтрансферазну активність.[4] Крім того, ацетилювання приваблює певні білки, які впізнають ацетильовані хвости гістонів, блокує роботу системи ремоделювання хроматину, а також нейтралізує позитивні заряди залишків лізину.[6] Ацетилювання 16-го залишку лізину гістону H4 (H4K16Ac) є особливо важливим для структури та функції хроматину в більшості евкаріотів. Цей процес відбувається завдяки специфічним гістоновим лізинацилтрансферазам. H4K16 є єдиним здатним до ацетилювання сайтом на N-кінці гістону H4. Ацетилювання цього лізину впливає на формування компактної структури хроматину вищого порядку.[6] H4K16Ac також бере участь в активації транскрипції та утворенні евхроматину.[7]
Див. також ред.
Примітки ред.
- ↑ Bhasin M, Reinherz EL, Reche PA (2006). Recognition and classification of histones using support vector machine. J. Comput. Biol. 13 (1): 102—12. doi:10.1089/cmb.2006.13.102. PMID 16472024.
- ↑ а б в Alberts B, Johnson A, Lewis J, Raff M, Roberts K, Walter P (2008). Molecular biology of the cell.
- ↑ Kamakaka, Biggins (2005). Histone variants: deviants?. Genes and Dev. 19: 295—316. doi:10.1101/gad.1272805.
- ↑ а б Kim JK, Samaranayake M, Pradhan S (2009). Epigenetic mechanisms in mammals. Cellular and Molecular Life Sciences. 66 (4): 596—612. doi:10.1007/s00018-008-8432-4.
- ↑ Huang, Litt, and Felsenfeld (2005). Methylation of histone H4 by arginine methyltransferase PRMT1 is essential in vivo for many subsequent histone modifications (2005), National Institutes of Health
- ↑ а б Tylor GC, Eskeland R, Hekimoglu-Balkan B, Pradeepa MM, Bickmore WA. H4K16 acetylation marks active genes and enhancers of embryonic stem cells, but does not alter chromatin compaction. Genome Res. 23: 2053—2065.
- ↑ Shrogren-Knaak et al. Histone H4-K16 Acetylation Controls Chromatin Structure and Protein Interactions (2006)