Histone Methylation

O mecanismo conhecido como metilação de histona é uma modificação epigenética pós-tradicional que envolve a transferência de grupos metilo para as proteínas histona através das metiltransferases histona (HMTs). Os grupos metilo são adicionados às “caudas” que sobressaem das proteínas histonicas, que é o local mais comum para modificações pós-tradução, especialmente as caudas N-terminais. Alternativamente, a desmetilação histônica é a remoção de grupos metílicos das caudas histônicas catalisadas pelas desmetilases histônicas (HDMs). A metilação histonal e a desmetilação histonal são modificações epigenéticas que têm o poder de reduzir ou reforçar a expressão gênica, especialmente como resultado da alteração da estrutura da cromatina.

A histona é uma proteína que ajuda a compreender a estrutura da cromatina, que é composta de octâmeros proteicos embrulhados em DNA. Estes octâmeros consistem em duplicados de quatro histones centrais (H2A, H2B, H3, e H4). Esta unidade de cromatina é comumente conhecida como um nucleossoma. A repressão ou ativação transcricional pode ocorrer como resultado da metilação ou desmetilação do histônio devido ao afrouxamento ou restrição da estrutura da cromatina. Heterocromatina e eucromatina referem-se à estrutura da cromatina que consiste em ADN apertado ou frouxamente embalado ao redor dos histones, respectivamente. A heterocromatina é transcritivamente inativa enquanto a eucromatina é transcritivamente ativa.

Onde e quantos grupos de metilo são adicionados às histonas determina em grande parte se a cromatina está disponível para transcrição ou não. Resíduos da cauda – lisina (K) e arginina (R) – podem ser metilados em diferentes graus com resultados diferentes. Por exemplo, quando a histona H4 é monometilada na lisina 20 (H4K20me1), esta modificação comum da histona resulta na contração da cromatina. A restrição da estrutura da cromatina impede a transcrição e reduz a expressão gênica. Alternativamente, a monometilação da histona H3 na arginina 17 (H3R17me1) leva à ativação transcripcional.

A metilação da lisina tem estado envolvida tanto na ativação transcripcional (H3K4, K36, K79) quanto no silenciamento (H3K9, K27, H4K20), e o estudo dos efeitos dessas modificações da histona permitirá aos pesquisadores entender melhor como a transferência ou remoção de diferentes quantidades de grupos metilo para ou de vários resíduos de lisina ou arginina terá impacto na expressão gênica. O “código histone” tenta descrever a forma como as modificações histone funcionam juntas em várias combinações para controlar certos processos celulares.

Ao medir as modificações histone, os pesquisadores podem descobrir uma nova visão epigenética dos processos celulares e estados da doença. As modificações anormais, por exemplo, têm estado ligadas a numerosas doenças diferentes, desde o cancro a distúrbios auto-imunes e doenças inflamatórias e neurológicas. Além de uma melhor compreensão dos fundamentos epigenéticos do processo da doença patológica, a detecção de modificações do histone também pode ajudar no desenvolvimento de fármacos com o objectivo de modificar o histone.

Com o Kit de Ensaio de Modificação Multiplex EpiQuik Histone H3, pode obter uma visão geral do estado de modificação do histone da sua amostra. Este método semelhante ao ELISA requer apenas um leitor de microplacas padrão. Poupe tempo e dinheiro medindo simultaneamente 21 modificações diferentes do histone H3, que incluem todos os padrões mais importantes e bem caracterizados:

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

O EpiQuik Histone H4 Modification Multiplex Assay Kit permite-lhe medir 10 modificações diferentes do histone H4 em simples, Formato semelhante ao ELISA, que inclui quase todos os sítios H4 do histone modificado:

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

Acetilação de Histona

Acetilação de Histona é uma modificação epigenética caracterizada pela adição de um grupo acetil às proteínas histona, especificamente para os resíduos de lisina dentro da cauda N-terminal. Esta modificação do histone é catalisada por enzimas conhecidas como histone acetyltransferases (HATs). Os dois tipos diferentes de HATs – citoplasmático e nuclear – são determinados com base na localização intracelular e na especificidade histonal. Alternativamente, as deacetílases histônicas (HDACs) atuam para remover grupos acetils num processo conhecido como deacetilação histônica.

Simplesmente a outras modificações histônicas, a acetilação/deeacetilação histônica impacta a estrutura cromatina e, por sua vez, a expressão gênica, tornando o DNA mais ou menos acessível à transcrição. A acetilação dos resíduos de lisina leva a uma estrutura de cromatina transcritivamente ativa (eucromatina) e a desacetilação leva a uma estrutura de cromatina condensada inativa (heterocromatina).

Existem quatro classes principais de HDACs: Classe I, Classe II, Classe III, e Classe IV. HDAC1, HDAC2, HDAC3 e HDAC8 pertencem à Classe I. HDAC4, HDAC5, HDAC6, HDAC7, HDAC9 e HDAC10 pertencem à Classe II. Sete sirtuins, incluindo SIRT1 até SIRT7, pertencem à Classe III. Finalmente, a Classe IV consiste apenas em HDAC11. Estas classificações são baseadas na sua homologia às proteínas de levedura.

Ao estudar a acetilação e desacetilação histone, os pesquisadores podem obter mais informações sobre o “código histone”. Esta pesquisa também pode ajudar a contribuir para o desenvolvimento de fármacos com o HDAC. Por exemplo, os inibidores da deacetilase histonal (HDACi) são frequentemente utilizados como estabilizadores do humor e anti-epilépticos e, mais recentemente, têm sido aplicados como possíveis tratamentos de câncer, neurodegenerativos e de doenças inflamatórias. Curiosamente, os inibidores da HDACi são conhecidos por terem especificidade em relação às células tumorais, o que pode explicar seu uso difundido como drogas anticancerígenas.
Veja a Acetilação do Histônio &Kits de Deseacetilação

Fosforilação da Histona
Fosforilação da Histona é uma modificação pós-tradução que afeta os resíduos de serina, treonina e tirosina. Envolve a adição de um grupo fosforilo às caudas de histona, que podem desempenhar um papel na remodelação da cromatina. É possível que todas as quatro caudas de histona nucleosomal sejam fosforiladas. Uma das funções mais conhecidas da fosforilação histonal envolve a resposta celular a danos no DNA. Embora numerosos sítios de fosforilação tenham sido descobertos, novos sítios estão sendo descobertos em pesquisas epigenéticas em andamento.
Veja os Kits de Fosforilação do Histórico