Histoni-metylaatio

Histoni-metylaationa tunnettu mekanismi on translaation jälkeinen epigeneettinen modifikaatio, jossa metyyliryhmiä siirretään histoniproteiineihin histonimetyylitransferaasien (HMT) välityksellä. Metyyliryhmiä lisätään histoniproteiineista ulkoneviin ”häntiin”, jotka ovat yleisin paikka posttranslationaalisille modifikaatioille, erityisesti N-terminaalisille hännille. Vaihtoehtoisesti histonien demetylaatio on metyyliryhmien poistamista histonien hännistä, jota katalysoivat histonidemetylaasit (HDM). Histonin metylaatio ja histonin demetylaatio ovat epigeneettisiä modifikaatioita, joilla on valta vähentää tai vahvistaa geeniekspressiota erityisesti kromatiinin rakenteen muuttamisen seurauksena.

Histoni on proteiini, joka auttaa muodostamaan kromatiinin rakenteen, joka koostuu DNA:n ympärille käärityistä proteiini-oktameereista. Nämä oktameerit koostuvat neljän ydinhistonin (H2A, H2B, H3 ja H4) kaksoiskappaleista. Tätä kromatiinin yksikköä kutsutaan yleisesti nukleosomiksi. Transkription repressio tai aktivaatio voi tapahtua histonien metylaation tai demetylaation seurauksena kromatiinirakenteen löystymisen tai rajoittumisen vuoksi. Heterokromatiini ja eukromatiini viittaavat kromatiinirakenteeseen, joka koostuu joko tiukasti tai löyhästi pakkautuneesta DNA:sta histonien ympärille. Heterokromatiini on transkriptiivisesti inaktiivista, kun taas euchromatiini on transkriptiivisesti aktiivista.

Missä ja kuinka monta metyyliryhmää histoneihin on lisätty, määrittää suurelta osin sen, onko kromatiini transkription käytettävissä vai ei. Hännän jäännökset – lysiini (K) ja arginiini (R) – voivat metyloitua eriasteisesti eri tuloksin. Kun esimerkiksi histoni H4:n lysiini 20 on monometyloitu (H4K20me1), tämä yleinen histonimodifikaatio johtaa kromatiinin supistumiseen. Kromatiinin rakenteen rajoittuminen estää transkriptiota ja vähentää geeniekspressiota. Vaihtoehtoisesti histoni H3:n monometylaatio arginiini 17:ään (H3R17me1) johtaa transkription aktivoitumiseen.

Lysiinimetylaatio on osallistunut sekä transkription aktivointiin (H3K4, K36, K79) että vaimentamiseen (H3K9, K27, H4K20), ja näiden histonimodifikaatioiden vaikutusten tutkiminen antaa tutkijoille mahdollisuuden ymmärtää paremmin, miten erilaisten metyyliryhmien siirtäminen tai poistaminen eri määrien lysiini- tai arginiiniryhmiin tai eri lysiini- tai arginiinijäänteistä vaikuttaa geenien ilmenemiseen. ”Histonikoodi” pyrkii kuvaamaan tapaa, jolla histonimodifikaatiot toimivat yhdessä erilaisina yhdistelminä tiettyjen soluprosessien kontrolloimiseksi.

Mittaamalla histonimodifikaatioita tutkijat voivat paljastaa uusia epigeneettisiä oivalluksia soluprosesseista ja sairaustiloista. Epänormaalit modifikaatiot on esimerkiksi yhdistetty lukuisiin eri sairauksiin syövästä autoimmuunisairauksiin sekä tulehdus- ja neurologisiin sairauksiin. Sen lisäksi, että histonimodifikaatioiden havaitseminen auttaa ymmärtämään paremmin patologisen tautiprosessin epigeneettistä perustaa, se voi myös auttaa kehittämään histonimodifikaatioihin kohdistuvia lääkkeitä.

EpiQuik Histone H3 Modification Multiplex Assay Kit -määrityssarjan avulla saat kokonaiskuvan näytteesi histonimodifikaatiotilanteesta. Tämä ELISA:n kaltainen menetelmä vaatii vain tavallisen mikrolevylukijan. Säästä aikaa ja rahaa mittaamalla samanaikaisesti 21 eri histoni H3-modifikaatiota, jotka sisältävät kaikki tärkeimmät ja parhaiten karakterisoidut mallit:

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

EpiQuik Histone H4 Modification Multiplex Assay Kitin avulla voit mitata 10 eri histoni H4-modifikaatiota yksinkertaisesti, ELISA-tyyppisessä muodossa, joka sisältää lähes kaikki histoni H4:n modifikaatiokohdat:

.

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

Histoniasetylaatio

Histoniasetylaatio on epigeneettinen modifikaatio, jolle on ominaista asetyyliryhmän lisääminen histoniproteiineihin, erityisesti N-terminaalisen hännän sisällä oleviin lysiinijäämiin. Tätä histonimodifikaatiota katalysoivat entsyymit, joita kutsutaan histoniasetyltransferaaseiksi (HAT). HAT:ien kaksi eri tyyppiä – sytoplasminen ja nukleaarinen – määräytyvät solunsisäisen sijainnin ja histonispesifisyyden perusteella. Vaihtoehtoisesti histonideasetylaasit (HDAC) toimivat poistamalla asetyyliryhmiä prosessissa, jota kutsutaan histonideasetylaatioksi.

Kuten muutkin histonimodifikaatiot, histonien asetylaatio/deasetylaatio vaikuttaa kromatiinirakenteeseen ja vuorostaan geeniekspressioon tekemällä DNA:sta transkription kannalta helpommin tai huonommin lähestyttävää. Lysiinijäämien asetylaatio johtaa transkriptiivisesti aktiiviseen kromatiinirakenteeseen (euchromatiini) ja deasetylaatio johtaa inaktiiviseen, tiivistettyyn kromatiinirakenteeseen (heterokromatiini).

HDAC:ien pääluokkia on neljä: Luokka I, luokka II, luokka III ja luokka IV. HDAC1, HDAC2, HDAC3 ja HDAC8 kuuluvat luokkaan I. HDAC4, HDAC5, HDAC6, HDAC7, HDAC9 ja HDAC10 kuuluvat luokkaan II. Seitsemän sirtuiinia, mukaan lukien SIRT1-SIRT7, kuuluvat luokkaan III. Luokkaan IV kuuluu ainoastaan HDAC11. Nämä luokittelut perustuvat niiden homologisuuteen hiivaproteiinien kanssa.

Tutkimalla histonien asetylaatiota ja histonien deasetylaatiota tutkijat voivat saada lisää tietoa ”histonikoodista”. Tämä tutkimus voi myös edistää HDAC:lle suunnattujen lääkkeiden kehittämistä. Esimerkiksi histonideasetylaasin estäjiä (HDACi) käytetään usein mielialan stabilisaattoreina ja epilepsialääkkeinä, ja viime aikoina niitä on sovellettu mahdollisina syövän, neurodegeneratiivisten ja tulehdussairauksien hoitokeinoina. Mielenkiintoista on, että HDAC-inhibiittoreilla tiedetään olevan spesifisyys kasvainsoluja kohtaan, mikä saattaa selittää niiden laajamittaisen käytön syöpälääkkeinä.
Katso Histoniasetylaatio & Deasetylaatiokitit

Histonifosforylaatio

Histonifosforylaatio on posttranslationaalinen modifikaatio, joka kohdistuu seriini-, treoniini- ja tyrosiinijäämiin. Siihen liittyy fosforyyliryhmän lisääminen histonin häntäosiin, mikä voi olla osallisena kromatiinin uudelleenmuotoilussa. On mahdollista, että kaikki neljä nukleosomaalista histonin häntää ovat fosforyloituja. Yksi tunnetuimmista histonifosforylaation tehtävistä liittyy solujen reaktioon DNA-vaurioon. Vaikka lukuisia fosforylaatiopaikkoja on löydetty, uusia paikkoja paljastuu jatkuvasti epigeneettisessä tutkimuksessa.
See Histone Phosphorylation Kits