Histonmetylering

Mekanismen som kallas histonmetylering är en posttranslationell epigenetisk modifiering som innebär att metylgrupper överförs till histonproteiner via histonmetyltransferaser (HMT). Metylgrupper läggs till de ”svansar” som sticker ut från histonproteinerna, vilket är den vanligaste platsen för posttranslationella modifieringar, särskilt N-terminala svansar. Alternativt är histondemetylering avlägsnandet av metylgrupper från histonsvansarna som katalyseras av histondemetylaser (HDM). Histonmetylering och histondemetylering är epigenetiska modifieringar som har förmågan att minska eller förstärka genuttrycket, särskilt som ett resultat av förändrad kromatinstruktur.

Ett histon är ett protein som hjälper till att bestå av kromatinets struktur, som består av DNA-inlindade proteinoktamrar. Dessa oktamerer består av duplikat av fyra kärnhistoner (H2A, H2B, H3 och H4). Denna enhet av kromatin är allmänt känd som en nukleosom. Transkriptionell repression eller aktivering kan ske till följd av histonmetylering eller demetylering på grund av att kromatinstrukturen luckras upp eller begränsas. Heterokromatin och euchromatin avser den kromatinstruktur som består av antingen tätt eller löst packat DNA runt histoner. Heterokromatin är transkriptionellt inaktivt medan euchromatin är transkriptionellt aktivt.

Var och hur många metylgrupper som läggs till histonerna avgör till stor del om kromatinet är tillgängligt för transkription eller inte. Svansrester – lysin (K) och arginin (R) – kan metyleras i olika grad med olika resultat. När till exempel histon H4 monometyleras på lysin 20 (H4K20me1) resulterar denna vanliga histonmodifiering i en sammandragning av kromatinet. Om kromatinstrukturen begränsas förhindras transkriptionen och genuttrycket minskar. Alternativt leder monometylering av histon H3 på arginin 17 (H3R17me1) till transkriptionsaktivering.

Lysinmetylering har varit involverad i både transkriptionsaktivering (H3K4, K36, K79) och tystnad (H3K9, K27, H4K20), och genom att studera effekterna av dessa histonmodifieringar kan forskarna bättre förstå hur överföringen eller avlägsnandet av olika mängder metylgrupper till eller från olika lysin- eller argininrester påverkar genuttrycket. ”Histonkoden” försöker beskriva hur histonmodifieringar fungerar tillsammans i olika kombinationer för att styra vissa cellprocesser.

Genom att mäta histonmodifieringar kan forskarna avslöja nya epigenetiska insikter om cellprocesser och sjukdomstillstånd. Onormala modifieringar har till exempel kopplats till många olika sjukdomar, från cancer till autoimmuna sjukdomar och inflammatoriska och neurologiska sjukdomar. Förutom att bättre förstå de epigenetiska underliggande orsakerna till den patologiska sjukdomsprocessen kan detektering av histonmodifieringar också bidra till utvecklingen av läkemedel riktade mot histonmodifieringar.

Med EpiQuik Histone H3 Modification Multiplex Assay Kit kan du få en översiktlig bild av ditt provs histonmodifieringsstatus. Denna ELISA-liknande metod kräver endast en vanlig mikroplattläsare. Spara tid och pengar genom att samtidigt mäta 21 olika histon H3-modifieringar, som omfattar alla de viktigaste och mest välkaraktäriserade mönstren:

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

Med EpiQuik Histone H4 Modification Multiplex Assay Kit kan du mäta 10 olika histon H4-modifieringar på ett enkelt sätt, ELISA-liknande format, vilket inkluderar nästan alla modifierade histon H4-platser:

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

Histonacetylering

Histonacetylering är en epigenetisk modifiering som kännetecknas av att histonproteiner förses med en acetylgrupp, specifikt till lysinresterna i den N-terminala svansen. Denna histonmodifiering katalyseras av enzymer som kallas histonacetyltransferaser (HAT). De två olika typerna av HATs – cytoplasmatiska och nukleära – bestäms utifrån intracellulär placering och histonspecificitet. Alternativt verkar histondeacetylaser (HDAC) för att avlägsna acetylgrupper i en process som kallas histondeacetylering.

I likhet med andra histonmodifieringar påverkar histonacetylering/deacetylering kromatinstrukturen och i sin tur genuttrycket genom att göra DNA mer eller mindre tillgängligt för transkription. Acetylering av lysinrester leder till en transkriptionellt aktiv kromatinstruktur (euchromatin) och deacetylering leder till en inaktiv, kondenserad kromatinstruktur (heterokromatin).

Det finns fyra huvudklasser av HDACs: Klass I, klass II, klass III och klass IV. HDAC1, HDAC2, HDAC3 och HDAC8 tillhör klass I. HDAC4, HDAC5, HDAC6, HDAC7, HDAC9 och HDAC10 tillhör klass II. Sju sirtuiner, inklusive SIRT1 till SIRT7, tillhör klass III. Slutligen består klass IV endast av HDAC11. Dessa klassificeringar är baserade på deras homologi med jästproteiner.

Då forskarna studerar histonacetylering och histondeacetylering kan de få en bättre inblick i ”histonkoden”. Denna forskning kan också bidra till utvecklingen av HDAC-målinriktade läkemedel. Exempelvis används histondeacetylashämmare (HDACi) ofta som stämningsstabiliserande medel och antiepileptika och har på senare tid tillämpats som möjlig behandling av cancer, neurodegenerativa och inflammatoriska sjukdomar. Intressant nog är HDAC-hämmare kända för att ha specificitet mot tumörceller, vilket kan förklara deras utbredda användning som cancerläkemedel.
Se histonacetylering & Deacetyleringssatser

Histonfosforylering

Histonfosforylering är en posttranslationell modifiering som påverkar serin-, threonin- och tyrosinrester. Den innebär att en fosforylgrupp läggs till i histonstjärtarna, vilket kan spela en roll i kromatinombildningen. Det är möjligt att alla fyra nukleosomala histonstjärtar är fosforylerade. En av de mest kända funktionerna av histonfosforylering är den cellulära reaktionen på DNA-skador. Även om många fosforyleringsställen har upptäckts, avslöjas nya ställen i den pågående epigenetiska forskningen.
Se Histone Phosphorylation Kits