Histonmethylering

Mekanismen kendt som histonmethylering er en posttranslationel epigenetisk modifikation, der indebærer overførsel af methylgrupper til histonproteiner via histonmethyltransferaser (HMT’er). Methylgrupper tilføjes til de “haler”, der stikker ud fra histonproteinerne, hvilket er det mest almindelige sted for posttranslationelle modifikationer, især N-terminale haler. Alternativt er histondemethylering fjernelsen af methylgrupper fra histonhalerne, som katalyseres af histondemethylaser (HDM’er). Histonmethylering og histondemethylering er epigenetiske modifikationer, der har mulighed for at reducere eller styrke genekspressionen, især som følge af ændring af kromatinstrukturen.

Et histon er et protein, der er med til at udgøre strukturen af kromatin, som består af DNA-indpakkede proteinoktamere. Disse octamerer består af dubletter af fire kernehistoner (H2A, H2B, H3 og H4). Denne enhed af kromatin er almindeligvis kendt som et nukleosom. Transkriptionel undertrykkelse eller aktivering kan ske som følge af histonmethylering eller demethylering på grund af løsningen eller begrænsningen af kromatinstrukturen. Heterokromatin og euchromatin henviser til den kromatinstruktur, der består af enten tæt eller løst pakket DNA omkring histoner. Heterokromatin er transkriptionelt inaktivt, mens euchromatin er transkriptionelt aktivt.

Hvor og hvor mange methylgrupper der tilføjes til histonerne, bestemmer i høj grad, om kromatinet er tilgængeligt for transkription eller ej. Halerester – lysin (K) og arginin (R) – kan methyleres i varierende grad med forskellige resultater. Når f.eks. histon H4 er monomethyleret på lysin 20 (H4K20me1), resulterer denne almindelige histonmodifikation i en sammentrækning af kromatinet. Begrænsning af kromatinstrukturen forhindrer transkriptionen i at finde sted og reducerer genekspressionen. Alternativt fører monomethylering af histon H3 på arginin 17 (H3R17me1) til transkriptionel aktivering.

Lysinmethylering har været involveret i både transkriptionel aktivering (H3K4, K36, K79) såvel som silencing (H3K9, K27, H4K20), og ved at studere virkningerne af disse histonmodifikationer vil forskerne bedre kunne forstå, hvordan overførsel eller fjernelse af forskellige mængder methylgrupper til eller fra forskellige lysin- eller argininrester vil påvirke genekspressionen. “Histonkoden” forsøger at beskrive den måde, hvorpå histonmodifikationer fungerer sammen i forskellige kombinationer for at kontrollere visse cellulære processer.

Gennem måling af histonmodifikationer kan forskere afdække ny epigenetisk indsigt i cellulære processer og sygdomstilstande. Unormale modifikationer er f.eks. blevet forbundet med en lang række forskellige sygdomme, lige fra kræft til autoimmune sygdomme og inflammatoriske og neurologiske sygdomme. Ud over en bedre forståelse af de epigenetiske baggrunde for den patologiske sygdomsproces kan påvisning af histonmodifikationer også bidrage til udvikling af lægemidler rettet mod histonmodifikationer.

Med EpiQuik Histone H3 Modification Multiplex Assay Kit kan du få et samlet overblik over din prøves histonmodifikationsstatus. Denne ELISA-lignende metode kræver kun en standard mikropladelæser. Spar tid og penge ved samtidig at måle 21 forskellige histon H3-modifikationer, som omfatter alle de vigtigste og mest velkarakteriserede mønstre:

H3K4me1	H3K4me2	H3K4me3	H3K9me1	H3K9me2	H3K9me3
H3K27me1	H3K27me2	H3K27me3	H3K36me1	H3K36me2	H3K36me3	H3K36me3
H3K79me1	H3K79me2	H3K79me3	H3K9ac	H3K14ac	H3K18ac
H3K56ac	H3ser10P	H3ser28P	H3ser28P	Total H3

EpiQuik Histone H4 Modification Multiplex Assay Kit giver dig mulighed for at måle 10 forskellige histon H4-modifikationer på en enkel måde, ELISA-lignende format, som omfatter næsten alle modificerede histon H4-steder:

H4K5ac	H4K8ac	H4K12ac	H4K16ac	H4K16ac	H4R3me2a	H4R3me2s
H4K20me1	H4K20me2	H4K20me3	H4K20me3	H4ser1	Total H4

Histoneacetylering

Histoneacetylering er en epigenetisk modifikation, der er kendetegnet ved, at der tilføjes en acetylgruppe til histonproteiner, specifikt til lysinresterne i den N-terminale hale. Denne histonmodifikation katalyseres af enzymer, der er kendt som histonacetyltransferaser (HAT’er). De to forskellige typer HAT’er – cytoplasmatiske og nukleære – er bestemt på grundlag af intracellulær placering og histonspecificitet. Alternativt virker histondeacetylaser (HDAC’er) for at fjerne acetylgrupper i en proces, der er kendt som histondeacetylering.

Som andre histonmodifikationer påvirker histonacetylering/deacetylering kromatinstrukturen og dermed genekspressionen ved at gøre DNA’et mere eller mindre tilgængeligt for transkription. Acetylering af lysinrester fører til en transkriptionelt aktiv kromatinstruktur (euchromatin), og deacetylering fører til en inaktiv, kondenseret kromatinstruktur (heterokromatin)

Der findes fire hovedklasser af HDAC’er: Klasse I, klasse II, klasse III og klasse IV. HDAC1, HDAC2, HDAC3 og HDAC8 hører til klasse I. HDAC4, HDAC5, HDAC6, HDAC7, HDAC9 og HDAC10 hører til klasse II. Syv sirtuiner, herunder SIRT1 til SIRT7, hører til klasse III. Endelig består klasse IV kun af HDAC11. Disse klassifikationer er baseret på deres homologi med gærproteiner.

Gennem at studere histonacetylering og histondeacetylering kan forskerne få større indsigt i “histonkoden”. Denne forskning kan også være med til at bidrage til udviklingen af HDAC-målrettede lægemidler. For eksempel anvendes histon deacetylasehæmmere (HDACi) ofte som humørstabiliserende midler og antiepileptika og er for nylig blevet anvendt som mulig behandling af kræft, neurodegenerative og inflammatoriske sygdomme. Interessant nok er HDAC-hæmmere kendt for at have specificitet over for tumorceller, hvilket kan forklare deres udbredte anvendelse som lægemidler mod kræft.
Se Histonacetylering & Deacetyleringssæt

Histonfosforylering

Histonfosforylering er en posttranslationel modifikation, der påvirker serin-, threonin- og tyrosinrester. Den indebærer tilføjelse af en fosforylgruppe til histonhaler, hvilket kan spille en rolle i kromatinomdannelsen. Det er muligt, at alle fire nukleosomale histonhaler kan være fosforylerede. En af de bedst kendte funktioner ved histonfosforylering omfatter den cellulære reaktion på DNA-skader. Selv om der er blevet opdaget mange fosforyleringssteder, afdækkes nye steder i den igangværende epigenetiske forskning.
Se Histone Phosphorylation Kits