Hiszton-metiláció

A hiszton-metiláció néven ismert mechanizmus egy poszttranszlációs epigenetikai módosítás, amely magában foglalja a metilcsoportok átvitelét a hisztonfehérjékre a hiszton-metiltranszferázok (HMT-k) segítségével. A metilcsoportok a hisztonfehérjékből kiálló “farokhoz” adódnak, ami a poszttranszlációs módosítások leggyakoribb helye, különösen az N-terminális faroké. Alternatívaként a hiszton-demetiláció a metilcsoportok eltávolítása a hiszton-farkakról, amelyet a hiszton-demetilázok (HDM-ek) katalizálnak. A hiszton-metiláció és a hiszton-demetiláció olyan epigenetikai módosítások, amelyek képesek csökkenteni vagy erősíteni a génexpressziót, különösen a kromatin szerkezetének megváltoztatása következtében.

A hiszton olyan fehérje, amely segít a kromatin szerkezetének kialakításában, amely DNS-be csomagolt fehérjeoktamerekből áll. Ezek az oktamerek négy központi hiszton (H2A, H2B, H3 és H4) duplikátumaiból állnak. A kromatin ezen egységét általában nukleoszómának nevezik. A transzkripciós represszió vagy aktiváció a kromatin szerkezetének fellazulása vagy korlátozása miatt bekövetkező hiszton-metiláció vagy demetiláció eredményeként következhet be. A heterokromatin és az euchromatin a kromatin szerkezetére utal, amely vagy szorosan, vagy lazán csomagolt DNS-ből áll a hisztonok körül. A heterokromatin transzkripcionálisan inaktív, míg az euchromatin transzkripcionálisan aktív.

Az, hogy hol és hány metilcsoportot adnak a hisztonokhoz, nagyban meghatározza, hogy a kromatin elérhető-e a transzkripció számára vagy sem. A farokmaradványok – lizin (K) és arginin (R) – különböző mértékben metilálódhatnak, eltérő eredménnyel. Ha például a H4 hiszton 20-as lizinjén monometilálódik (H4K20me1), ez a gyakori hisztonmódosítás a kromatin összehúzódását eredményezi. A kromatin szerkezetének beszűkülése megakadályozza a transzkripciót és csökkenti a génexpressziót. Alternatív megoldásként a H3 hiszton 17-es argininen történő monometilációja (H3R17me1) transzkripciós aktiválódáshoz vezet.

A lizin-metiláció mind a transzkripciós aktiválásban (H3K4, K36, K79), mind a csendesítésben (H3K9, K27, H4K20) szerepet játszik, és e hisztonmódosulások hatásainak tanulmányozása lehetővé teszi a kutatók számára, hogy jobban megértsék, hogyan befolyásolja a különböző lizin- vagy arginin-maradékokra különböző mennyiségű metilcsoportok átvitele vagy eltávolítása a génexpressziót. A “hisztonkód” azt próbálja leírni, hogy a hisztonmódosulások hogyan működnek együtt különböző kombinációkban bizonyos sejtfolyamatok irányítása érdekében.

A hisztonmódosulások mérésével a kutatók újszerű epigenetikai betekintést nyerhetnek a sejtfolyamatokba és a betegségállapotokba. A rendellenes módosításokat például számos különböző betegséggel hozták összefüggésbe, a rákos megbetegedésektől kezdve az autoimmun rendellenességeken át a gyulladásos és neurológiai betegségekig. A kóros betegségfolyamatok epigenetikai alapjainak jobb megértése mellett a hisztonmódosulások kimutatása segíthet a hisztonmódosulások célzott gyógyszereinek kifejlesztésében is.

Az EpiQuik Histone H3 Modification Multiplex Assay Kit segítségével átfogó képet kaphat a minta hisztonmódosulásának állapotáról. Ehhez az ELISA-szerű módszerhez csak egy szabványos mikrolemez olvasó szükséges. Időt és pénzt takaríthat meg a 21 különböző hiszton H3-modifikáció egyidejű mérésével, amelyek az összes legfontosabb és jól jellemzett mintázatot tartalmazzák:

.

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

Az EpiQuik Histone H4 Modification Multiplex Assay Kit lehetővé teszi 10 különböző hiszton H4 módosítás egyszerű mérését, ELISA-szerű formátumban, amely szinte az összes módosított hiszton H4-helyet tartalmazza:

.

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

Hiszton acetiláció

A hiszton acetiláció egy epigenetikai módosítás, amelyet egy acetilcsoport hozzáadása jellemez a hiszton fehérjékhez, különösen az N-terminális farokban lévő lizinmaradványokhoz. Ezt a hisztonmódosítást a hiszton acetiltranszferázok (HAT-ok) néven ismert enzimek katalizálják. A HAT-ok két különböző típusát – citoplazmatikus és nukleáris – az intracelluláris elhelyezkedés és a hisztonspecifitás alapján határozzák meg. Alternatívaként a hiszton-deacetilázok (HDAC-ok) az acetilcsoportok eltávolítására hatnak a hiszton-deacetilációnak nevezett folyamatban.

A többi hiszton-modifikációhoz hasonlóan a hiszton-acetiláció/deacetiláció is befolyásolja a kromatin szerkezetét és ezáltal a génexpressziót azáltal, hogy a DNS-t jobban vagy kevésbé hozzáférhetővé teszi a transzkripció számára. A lizinmaradékok acetilációja transzkripcionálisan aktív kromatinszerkezethez (euchromatin), a deacetiláció pedig inaktív, kondenzált kromatinszerkezethez (heterokromatin) vezet.

A HDAC-oknak négy fő osztálya van: I. osztály, II. osztály, III. osztály és IV. osztály. A HDAC1, HDAC2, HDAC3 és HDAC8 az I. osztályba tartoznak, a HDAC4, HDAC5, HDAC6, HDAC7, HDAC9 és HDAC10 a II. osztályba. Hét szirtuin, köztük a SIRT1-től a SIRT7-ig a III. osztályba tartozik. Végül a IV. osztályba csak a HDAC11 tartozik. Ezek az osztályozások az élesztőfehérjékkel való homológiájukon alapulnak.

A hiszton-acetiláció és a hiszton-deacetiláció tanulmányozásával a kutatók további betekintést nyerhetnek a “hiszton-kódba”. Ez a kutatás hozzájárulhat a HDAC célzott gyógyszerek kifejlesztéséhez is. A hiszton-deacetiláz-gátlókat (HDACi) például gyakran használják hangulatstabilizáló és epilepsziaellenes szerekként, újabban pedig a rák, a neurodegeneratív és gyulladásos betegségek lehetséges kezeléseként alkalmazzák. Érdekes módon a HDAC-gátlókról ismert, hogy specifikusak a tumorsejtekre, ami magyarázhatja széles körű rákellenes gyógyszerként való alkalmazásukat.
Lásd Histone Acetylation & Deacetilation Kits

Histone Phosphorylation

A hiszton foszforiláció egy poszttranszlációs módosítás, amely szerin-, treonin- és tirozin-maradékokat érint. Foszforilcsoport hozzáadásával jár a hisztonfarokhoz, ami szerepet játszhat a kromatin átalakításában. Lehetséges, hogy mind a négy nukleoszómális hisztonfarok foszforilálódik. A hiszton-foszforiláció egyik legismertebb funkciója a DNS-károsodásra adott sejtválasz. Bár számos foszforilációs helyet fedeztek már fel, a folyamatban lévő epigenetikai kutatások során újabb helyeket fedeznek fel.
See Histone Phosphorylation Kits