histoner

Det finnes fem typer histonproteiner, som kalles H1, H2A, H2B, H3 og H4. To av hver av de fire histonproteinene H2A, H2B, H3 og H4 danner sammen en kjerne av histonproteiner som DNA-tråden er kveilet rundt. DNA-tråden når rundt histonkjernen litt mindre enn to hele runder, hvilket utgjør tilsammen 146 basepar av DNA-tråden. DNA-tråden og histonkjernen kalles for et nukleosom, som danner neste ledd av den strukturelle pakkingen av DNA-tråden. Nukleosomene ligger etter hverandre på DNA-tråden, som «perler på en snor», og danner eukaryotisk kromatin.

Histonproteinet H1 er festet utenpå nukleosomet og holder DNA-trådene som er kveilet rundt histonkjernen sammen. H1 hjelper til med å stabilisere nukleosomet og bidrar til organiseringen og pakkingen av kromatinet.

DNA-tråden og histonkjernen holdes sammen ved hjelp av ionebindinger. Histonproteinene er rike på de positivt ladede aminosyrene arginin og/eller lysin og danner bindinger med den negativt ladede DNA-tråden.

Når genene er tett pakket inntil histonene, er de inaktive, siden ingen molekyler kan feste seg for å starte transkripsjon. Er derimot DNA-tråden løsere pakket rundt histonene, vil genene være tilgjengelige for molekyler, som RNA polymerase, og transkripsjonen kan starte.

Ut av hvert histon i histonkjernen stikker det en tråd av omtrent 40 aminosyrer, som kalles for histonhale. Når kjemiske grupper som metyl-, acetyl-, ubikvitin-, sumoyl- eller fosfatgrupper, blir hektet på eller fjernet fra aminosyrene på histonhalen, endrer histonkjernen form, og pakkingen av DNA-tråden rundt histonkjernen blir løsere eller tettere. Dette kalles epigenetiske modifikasjoner.

Noen eksempler på slike typer endringer av histonhalen er metylering og acetylering. Ved metylering hekter enzymet histon metyltransferase opptil tre metylgrupper på aminosyren lysin, som fører til at DNA-tråden blir tettere pakket rundt histonkjernen og genene blir inaktive. Metylgruppene kan fjernes fra histonhalen av via enzymet demetylase.

Acetylering av aminosyrer på histonkjernen gjør DNA-tråden mindre tett pakket, noe som gjør at genene er tilgjengelige for aktivering og transkripsjon. Ved acetylering hekter enzymet histon acetyltransferase en acylgruppe på histonhalen, som igjen kan fjernes av enzymet histon deacetylase.

Epigenetiske endringer av histonkjernen har også betydning for celledifferensiering, det vil si utviklingen av kroppsceller (somatiske celler) med vidt forskjellige egenskaper (nerveceller, muskelceller og så videre). De ulike celletypene har mottatt de samme genene, men blir likevel forskjellige, fordi påhekting av kjemiske grupper på histonhalen og DNA-tråden fører til at cellene bruker forskjellige utvalg av genene sine.

Aminosyrerekkefølgen i histoner som finnes hos ulike eukaryote organismer er svært lik mellom ulike organismer. For eksempel er det kun to aminosyrer som er forskjellig mellom erter og kyr. Dette tyder på at histoner har en grunnleggende funksjon i cellen, og at en endring i aminosyrerekkefølgen til histoner kan ha store konsekvenser.