Histonmethylering

Histonmethylering is een post-translationele epigenetische modificatie waarbij methylgroepen aan histon-eiwitten worden overgedragen via histonmethyltransferasen (HMT’s). Methylgroepen worden toegevoegd aan de “staarten” die uitsteken van de histon-eiwitten, wat de meest voorkomende plaats is voor post-translationele modificaties, met name N-terminale staarten. Histon demethylering is de verwijdering van methylgroepen uit de histonstaarten, gekatalyseerd door histon demethylases (HDM’s). Histon-methylering en histon-demethylering zijn epigenetische modificaties die het vermogen hebben de genexpressie te verminderen of te versterken, vooral als gevolg van een wijziging van de chromatinestructuur.

Een histon is een eiwit dat helpt bij de samenstelling van de structuur van chromatine, dat is opgebouwd uit met DNA omwikkelde octameren van eiwitten. Deze octameren bestaan uit duplicaten van vier kernhistonen (H2A, H2B, H3, en H4). Deze eenheid van chromatine staat algemeen bekend als een nucleosoom. Transcriptionele repressie of activering kan plaatsvinden als gevolg van histon-methylering of -de-methylering door het loslaten of beperken van de chromatinestructuur. Heterochromatine en euchromatine verwijzen naar de chromatinestructuur die bestaat uit respectievelijk strak of losjes opeengepakt DNA rond histonen. Heterochromatine is transcriptioneel inactief, terwijl euchromatine transcriptioneel actief is.

Waar en hoeveel methylgroepen aan de histonen worden toegevoegd, bepaalt grotendeels of het chromatine al dan niet beschikbaar is voor transcriptie. Staartresiduen – lysine (K) en arginine (R) – kunnen in verschillende mate worden gemethyleerd met verschillende resultaten. Wanneer bijvoorbeeld histon H4 monomethylated is op lysine 20 (H4K20me1), leidt deze veel voorkomende histonmodificatie tot het samentrekken van chromatine. Beperking van de chromatinestructuur verhindert transcriptie en vermindert genexpressie. Anderzijds leidt monomethylering van histon H3 op arginine 17 (H3R17me1) tot transcriptionele activering.

Lysine-methylering is betrokken bij zowel transcriptionele activering (H3K4, K36, K79) als silencing (H3K9, K27, H4K20), en bestudering van de effecten van deze histon-modificaties zal onderzoekers in staat stellen beter te begrijpen hoe de overdracht of verwijdering van verschillende hoeveelheden methylgroepen naar of van verschillende lysine- of arginineresiduen genexpressie zal beïnvloeden. De “histoncode” probeert de manier te beschrijven waarop histonmodificaties in verschillende combinaties samenwerken om bepaalde cellulaire processen te controleren.

Door histonmodificaties te meten, kunnen onderzoekers nieuwe epigenetische inzichten in cellulaire processen en ziektetoestanden blootleggen. Abnormale modificaties, bijvoorbeeld, zijn in verband gebracht met tal van verschillende ziekten, variërend van kanker tot auto-immuunziekten en ontstekings- en neurologische ziekten. Naast een beter begrip van de epigenetische onderbouwing van het pathologische ziekteproces, kan het detecteren van histonmodificaties ook helpen bij de ontwikkeling van geneesmiddelen gericht op histonmodificatie.

Met de EpiQuik Histone H3 Modification Multiplex Assay Kit kunt u een totaalbeeld krijgen van de histonmodificatiestatus van uw monster. Voor deze ELISA-achtige methode is alleen een standaard microplaatlezer nodig. Bespaar tijd en geld door gelijktijdig 21 verschillende histon H3-modificaties te meten, waaronder alle belangrijke en goed gekarakteriseerde patronen:

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

Met de EpiQuik Histone H4 Modification Multiplex Assay Kit kunt u 10 verschillende histon H4 modificaties meten in een eenvoudig, ELISA-achtig formaat, dat bijna alle gemodificeerde histon H4-sites omvat:

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

Histonacetylering

Histonacetylering is een epigenetische modificatie die wordt gekenmerkt door de toevoeging van een acetylgroep aan histon-eiwitten, met name aan de lysineresten in de N-terminale staart. Deze histonmodificatie wordt gekatalyseerd door enzymen die bekend staan als histonacetyltransferasen (HAT’s). De twee verschillende typen HAT’s – cytoplasmatisch en nucleair – worden bepaald op basis van intracellulaire locatie en histon-specificiteit. Als alternatief treden histon deacetylases (HDACs) op om acetylgroepen te verwijderen in een proces dat bekend staat als histon deacetylatie.

Gelijk aan andere histon modificaties, beïnvloedt histon acetylatie/deacetylatie de chromatinestructuur en, op zijn beurt, genexpressie, door het DNA meer of minder toegankelijk te maken voor transcriptie. Acetylering van lysineresiduen leidt tot een transcriptioneel actieve chromatinestructuur (euchromatine) en deacetylering leidt tot een inactieve, gecondenseerde chromatinestructuur (heterochromatine).

Er zijn vier grote klassen van HDAC’s: Klasse I, Klasse II, Klasse III, en Klasse IV. HDAC1, HDAC2, HDAC3 en HDAC8 behoren tot klasse I. HDAC4, HDAC5, HDAC6, HDAC7, HDAC9 en HDAC10 behoren tot klasse II. Zeven sirtuïnes, waaronder SIRT1 tot en met SIRT7, behoren tot klasse III. Klasse IV tenslotte bestaat alleen uit HDAC11. Deze classificaties zijn gebaseerd op hun homologie met eiwitten uit gist.

Door histonacetylatie en histon-deacetylatie te bestuderen, kunnen onderzoekers meer inzicht krijgen in de “histoncode”. Dit onderzoek kan ook bijdragen tot de ontwikkeling van op HDAC gerichte geneesmiddelen. Zo worden histon deacetylase remmers (HDACi) vaak gebruikt als stemmingsstabilisatoren en anti-epileptica en meer recentelijk zijn zij toegepast als mogelijke behandeling van kanker, neurodegeneratieve en ontstekingsziekten. Interessant is dat van HDAC-remmers bekend is dat ze specifiek zijn voor tumorcellen, wat hun wijdverbreide gebruik als antikankermedicijn kan verklaren.
Zie Histonacetylering & Deacetyleringskits

Histonfosforylering

Histonfosforylering is een post-translationele modificatie die serine-, threonine- en tyrosineresiduen beïnvloedt. Hierbij wordt een fosforylgroep toegevoegd aan de histonstaarten, wat een rol kan spelen bij de hermodellering van het chromatine. Het is mogelijk dat alle vier nucleosomale histonstaarten gefosforyleerd zijn. Een van de bekendste functies van histonfosforylering is de cellulaire reactie op DNA-schade. Hoewel talrijke fosforyleringsplaatsen zijn ontdekt, worden nieuwe plaatsen ontdekt in lopend epigenetisch onderzoek.
Zie Histon Fosforylerings Kits