Histon-Methylierung

Der als Histon-Methylierung bekannte Mechanismus ist eine posttranslationale epigenetische Modifikation, die die Übertragung von Methylgruppen auf Histonproteine durch Histon-Methyltransferasen (HMTs) beinhaltet. Methylgruppen werden an die „Schwänze“ angehängt, die aus den Histonproteinen herausragen, was die häufigste Stelle für posttranslationale Modifikationen ist, insbesondere die N-terminalen Schwänze. Alternativ dazu werden bei der Histondemethylierung Methylgruppen von den Histonschwänzen entfernt, was durch Histondemethylasen (HDMs) katalysiert wird. Histon-Methylierung und Histon-Demethylierung sind epigenetische Modifikationen, die die Genexpression verringern oder verstärken können, insbesondere als Ergebnis einer Veränderung der Chromatinstruktur.

Ein Histon ist ein Protein, das zur Struktur des Chromatins beiträgt, das aus DNA-umhüllten Protein-Octameren besteht. Diese Oktamere bestehen aus Duplikaten von vier Kernhistonen (H2A, H2B, H3 und H4). Diese Einheit des Chromatins wird allgemein als Nukleosom bezeichnet. Die Unterdrückung oder Aktivierung der Transkription kann durch die Methylierung oder Demethylierung von Histonen aufgrund der Lockerung oder Einschränkung der Chromatinstruktur erfolgen. Heterochromatin und Euchromatin beziehen sich auf die Chromatinstruktur, die entweder aus dicht oder locker gepackter DNA um Histone herum besteht. Heterochromatin ist transkriptionell inaktiv, während Euchromatin transkriptionell aktiv ist.

Wo und wie viele Methylgruppen an die Histone angefügt sind, bestimmt weitgehend, ob das Chromatin für die Transkription zur Verfügung steht oder nicht. Die Schwanzreste – Lysin (K) und Arginin (R) – können in unterschiedlichem Maße methyliert werden, was zu unterschiedlichen Ergebnissen führt. Wenn beispielsweise das Histon H4 an Lysin 20 monomethyliert ist (H4K20me1), führt diese häufige Histonmodifikation zu einer Kontraktion des Chromatins. Durch die Einschränkung der Chromatinstruktur wird die Transkription verhindert und die Genexpression verringert. Alternativ dazu führt die Monomethylierung von Histon H3 am Arginin 17 (H3R17me1) zur Transkriptionsaktivierung.

Die Methylierung von Lysin ist sowohl an der Transkriptionsaktivierung (H3K4, K36, K79) als auch am Silencing (H3K9, K27, H4K20) beteiligt, und die Untersuchung der Auswirkungen dieser Histonmodifikationen wird es den Forschern ermöglichen, besser zu verstehen, wie die Übertragung oder Entfernung unterschiedlicher Mengen von Methylgruppen auf oder von verschiedenen Lysin- oder Argininresten die Genexpression beeinflusst. Der „Histon-Code“ versucht zu beschreiben, wie Histon-Modifikationen in verschiedenen Kombinationen zusammenwirken, um bestimmte zelluläre Prozesse zu steuern.

Durch die Messung von Histon-Modifikationen können Forscher neue epigenetische Erkenntnisse über zelluläre Prozesse und Krankheitszustände gewinnen. Abnormale Modifikationen wurden beispielsweise mit zahlreichen verschiedenen Krankheiten in Verbindung gebracht, die von Krebs über Autoimmunerkrankungen bis hin zu entzündlichen und neurologischen Erkrankungen reichen. Neben einem besseren Verständnis der epigenetischen Grundlagen des pathologischen Krankheitsprozesses kann der Nachweis von Histonmodifikationen auch bei der Entwicklung von Medikamenten helfen, die auf Histonmodifikationen abzielen.

Mit dem EpiQuik Histone H3 Modification Multiplex Assay Kit können Sie sich einen Gesamtüberblick über den Status der Histonmodifikationen in Ihrer Probe verschaffen. Diese ELISA-ähnliche Methode erfordert nur ein Standard-Mikroplattenlesegerät. Sparen Sie Zeit und Geld durch die gleichzeitige Messung von 21 verschiedenen Histon-H3-Modifikationen, die alle wichtigen und gut charakterisierten Muster umfassen:

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

Mit dem EpiQuik Histone H4 Modification Multiplex Assay Kit können Sie 10 verschiedene Histon H4-Modifikationen auf einfache Weise messen, ELISA-ähnlichen Format messen, das nahezu alle modifizierten Histon H4-Stellen umfasst:

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

Histon-Acetylierung

Histon-Acetylierung ist eine epigenetische Modifikation, die durch das Anfügen einer Acetylgruppe an Histonproteine gekennzeichnet ist, insbesondere an die Lysinreste im N-terminalen Schwanz. Diese Histonmodifikation wird durch Enzyme katalysiert, die als Histon-Acetyltransferasen (HATs) bekannt sind. Die zwei verschiedenen Arten von HATs – zytoplasmatische und nukleäre – werden aufgrund ihrer intrazellulären Lage und ihrer Histonspezifität unterschieden. Alternativ dazu entfernen Histondeacetylasen (HDACs) Acetylgruppen in einem Prozess, der als Histondeacetylierung bekannt ist.

Ähnlich wie andere Histonmodifikationen wirkt sich die Histonacetylierung/Deacetylierung auf die Chromatinstruktur und damit auf die Genexpression aus, indem sie die DNA für die Transkription mehr oder weniger zugänglich macht. Die Acetylierung von Lysinresten führt zu einer transkriptionell aktiven Chromatinstruktur (Euchromatin) und die Deacetylierung zu einer inaktiven, kondensierten Chromatinstruktur (Heterochromatin).

Es gibt vier Hauptklassen von HDACs: Klasse I, Klasse II, Klasse III und Klasse IV. HDAC1, HDAC2, HDAC3 und HDAC8 gehören zur Klasse I. HDAC4, HDAC5, HDAC6, HDAC7, HDAC9 und HDAC10 gehören zur Klasse II. Sieben Sirtuine, darunter SIRT1 bis SIRT7, gehören zur Klasse III. Die Klasse IV schließlich besteht nur aus HDAC11. Diese Klassifizierungen beruhen auf ihrer Homologie zu Hefeproteinen.

Durch die Untersuchung der Histon-Acetylierung und Histon-Deacetylierung können Forscher mehr Einblick in den „Histon-Code“ gewinnen. Diese Forschung kann auch zur Entwicklung von HDAC-gerichteten Medikamenten beitragen. Histon-Deacetylase-Inhibitoren (HDACi) werden zum Beispiel häufig als Stimmungsstabilisatoren und Antiepileptika eingesetzt, und in jüngster Zeit werden sie auch zur Behandlung von Krebs, neurodegenerativen und entzündlichen Erkrankungen eingesetzt. Interessanterweise sind HDAC-Inhibitoren als spezifisch für Tumorzellen bekannt, was ihre weit verbreitete Verwendung als Krebsmedikamente erklären könnte.
Siehe Histon-Acetylierung & Deacetylierungs-Kits

Histon-Phosphorylierung

Die Histon-Phosphorylierung ist eine posttranslationale Modifikation, die Serin-, Threonin- und Tyrosin-Reste betrifft. Dabei wird eine Phosphorylgruppe an die Histonschwänze angehängt, die bei der Umgestaltung des Chromatins eine Rolle spielen kann. Es ist möglich, dass alle vier nukleosomalen Histonschwänze phosphoryliert werden. Eine der bekanntesten Funktionen der Histonphosphorylierung betrifft die zelluläre Reaktion auf DNA-Schäden. Obwohl bereits zahlreiche Phosphorylierungsstellen entdeckt wurden, werden in der laufenden epigenetischen Forschung immer wieder neue Stellen aufgedeckt.
Siehe Histon Phosphorylation Kits