Metilarea histonelor

Mecanismul cunoscut sub numele de metilarea histonelor este o modificare epigenetică post-translațională care implică transferul de grupări metil la proteinele histonice prin intermediul histone metiltransferazelor (HMT). Grupările metil sunt adăugate la „cozile” care ies din proteinele histonice, care reprezintă cea mai frecventă locație pentru modificările post-translaționale, în special cozile N-terminale. Alternativ, demetilarea histonei este eliminarea grupărilor metil din cozile histonei catalizată de histone demethylases (HDMs). Metilarea și demetilarea histonelor sunt modificări epigenetice care au puterea de a reduce sau de a susține expresia genelor, în special ca urmare a modificării structurii cromatinei.

O histonă este o proteină care ajută la alcătuirea structurii cromatinei, care este compusă din octameri proteici înfășurați în ADN. Acești octameri constau din duplicate a patru histone de bază (H2A, H2B, H3 și H4). Această unitate de cromatină este cunoscută în mod obișnuit sub denumirea de nucleozom. Reprimarea sau activarea transcripțională poate avea loc ca urmare a metilării sau demetilării histonelor, ca urmare a slăbirii sau restrângerii structurii cromatinei. Heterocromatina și eucromatina se referă la structura de cromatină care constă în ADN strâns sau, respectiv, slab împachetat în jurul histonelor. Heterocromatina este inactivă din punct de vedere transcripțional, în timp ce eucromatina este activă din punct de vedere transcripțional.

Unde și câte grupări metil sunt adăugate la histone determină în mare măsură dacă cromatina este disponibilă pentru transcripție sau nu. Reziduurile de coadă – lizina (K) și arginina (R) – pot fi metilate în grade diferite, cu rezultate diferite. De exemplu, atunci când histona H4 este monometilată pe lizina 20 (H4K20me1), această modificare comună a histonei duce la contracția cromatinei. Restrângerea structurii cromatinei împiedică desfășurarea transcripției și reduce expresia genelor. Alternativ, monometilarea histonei H3 pe arginina 17 (H3R17me1) duce la activarea transcripțională.

Metilarea lisinei a fost implicată atât în activarea transcripțională (H3K4, K36, K79), cât și în reducerea la tăcere (H3K9, K27, H4K20), iar studierea efectelor acestor modificări histonice va permite cercetătorilor să înțeleagă mai bine modul în care transferul sau îndepărtarea unor cantități diferite de grupări metil la sau de la diferite reziduuri de lizină sau arginină va avea un impact asupra expresiei genice. „Codul histonic” încearcă să descrie modul în care modificările histonice funcționează împreună în diverse combinații pentru a controla anumite procese celulare.

Măsurând modificările histonice, cercetătorii pot descoperi noi perspective epigenetice asupra proceselor celulare și stărilor de boală. Modificările anormale, de exemplu, au fost legate de numeroase boli diferite, de la cancer la tulburări autoimune și boli inflamatorii și neurologice. Pe lângă o mai bună înțelegere a fundamentelor epigenetice ale procesului de boală patologică, detectarea modificărilor histonice poate ajuta, de asemenea, la dezvoltarea de medicamente care să vizeze modificările histonice.

Cu kitul EpiQuik Histone H3 Modification Multiplex Assay Kit, puteți obține o imagine de ansamblu a stării de modificare histonică a probei dumneavoastră. Această metodă de tip ELISA necesită doar un cititor de microplăci standard. Economisiți timp și bani prin măsurarea simultană a 21 de modificări histone H3 diferite, care includ toate cele mai importante și bine caracterizate modele:

.

.

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

Kit-ul EpiQuik Histone H4 Modification Multiplex Assay Kit vă permite să măsurați 10 modificări diferite ale histonei H4 în mod simplu, format de tip ELISA, care include aproape toate situsurile modificate ale histonei H4:

.

.

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

Acetilarea histonelor

Acetilarea histonelor este o modificare epigenetică caracterizată prin adăugarea unei grupări acetil la proteinele histonice, în mod specific la reziduurile de lizină din coada N-terminală. Această modificare histonică este catalizată de enzime cunoscute sub numele de histone acetiltransferaze (HAT). Cele două tipuri diferite de HAT-uri – citoplasmatice și nucleare – sunt determinate pe baza localizării intracelulare și a specificității histonice. Alternativ, histone deacetilazele (HDAC) acționează pentru a îndepărta grupările acetil într-un proces cunoscut sub numele de deacetilarea histonelor.

În mod similar cu alte modificări histonice, acetilarea/deacetilarea histonică are un impact asupra structurii cromatinei și, la rândul său, asupra expresiei genice, făcând ADN-ul mai mult sau mai puțin accesibil transcripției. Acetilarea reziduurilor de lizină duce la o structură de cromatină activă din punct de vedere transcripțional (eucromatină), iar deacetilarea duce la o structură de cromatină inactivă, condensată (heterocromatină).

Există patru clase majore de HDAC-uri: Clasa I, Clasa II, Clasa III și Clasa IV. HDAC1, HDAC2, HDAC3 și HDAC8 aparțin clasei I. HDAC4, HDAC5, HDAC6, HDAC7, HDAC9 și HDAC10 aparțin clasei II. Șapte sirtuine, inclusiv SIRT1 până la SIRT7, aparțin clasei III. În cele din urmă, clasa IV este formată doar din HDAC11. Aceste clasificări se bazează pe omologia lor cu proteinele din drojdie.

Prin studierea acetilării histonelor și a deacetilării histonelor, cercetătorii pot obține mai multe informații despre „codul histonelor”. Această cercetare poate contribui, de asemenea, la dezvoltarea de medicamente care vizează HDAC. De exemplu, inhibitorii histone deacetilazei (HDACi) sunt adesea utilizați ca stabilizatori ai dispoziției și antiepileptici și, mai recent, au fost aplicați ca posibil tratament pentru cancer, boli neurodegenerative și inflamatorii. În mod interesant, se știe că inhibitorii HDAC au specificitate față de celulele tumorale, ceea ce poate explica utilizarea lor pe scară largă ca medicamente anticancerigene.
Vezi Acetilarea histonelor & Kituri de deacetilare

Fosforilarea histonelor

Fosforilarea histonelor este o modificare post-translațională care afectează reziduurile de serină, treonină și tirozină. Aceasta implică adăugarea unei grupări fosforil la cozile histonice, care poate juca un rol în remodelarea cromatinei. Este posibil ca toate cele patru cozi de histone nucleosomale să fie fosforilate. Una dintre cele mai cunoscute funcții ale fosforilării histonelor implică răspunsul celular la deteriorarea ADN-ului. Deși au fost descoperite numeroase situsuri de fosforilare, noi situsuri sunt descoperite în cadrul cercetărilor epigenetice în curs de desfășurare.
Vezi kituri de fosforilare a histonelor