Histona H4
Histona H4, familia 3
| |
| Identificadores | |
| Símbolo | H4F3 |
| Entrez | 3023 |
| HUGO | 4780 |
| UniProt | P62805 |
| Outros datos | |
| Locus | Cr. 3 q13.13 |
A histona H4 é un dos cinco grandes tipos de proteínas histonas que forman parte da estrutura da cromatina nas células eucariotas. Forma parte dos nucleosomas, que forman a estrutura en "colar de doas" da cromatina. Presentan un gran dominio globular e unha longa cola N-terminal. As proteínas histonas son moi modificadas postraducionalmente. As modificacións covalentes que sofre inclúen a acetilación e a metilación das colas N-terminais. Estas modificacións poden alterar a expresión de xenes localizados en ADN asociado co seu octámero de histonas parental.[1][2] A histona H4 é unha importante proteína na estrutura e función da cromatina, na cal se cre que as súas variantes de secuencia e os seus distintos estados de modificación xogan un papel na dinámica e regulación a longo prazo dos xenes.
Xenética
editarA histona H4 está codificada por varios xenes situados en distintos loci, como son: HIST1H4A, HIST1H4B, HIST1H4C, HIST1H4D, HIST1H4E, HIST1H4F, HIST1H4H, HIST1H4I, HIST1H4J, HIST1H4K, HIST1H4L, HIST2H4A, HIST2H4B, HIST4H4, Hip
Evolución
editarAs proteínas histonas están entre as proteínas coa secuencia máis conservada dos eucariotas. Por exemplo, a secuencia de aminoácidos da histona H4 desde unha planta de chícharos a unha vaca difire só en dúas das 102 posicións. Esta conservación evolutiva suxire que o funcionamento das proteínas histonas implica a case todos os aminácidos e que é practicamente calquera cambio é deletéreo para a célula. A maioría dos cambios na secuencia de histonas son letais; os poucos que non son letais causan cambios no patrón de expresión xénica e outras anormalidades.[3]
Estrutura
editarA histona H4 é unha proteína de 102 a 135 aminoácidos que presenta un motivo estrutural, chamado pregamento de histona, formado por tres hélices α conectadas por dous bucles. As proteínas histonas H3 e H4 únense formando un dímero H3-H4, e dous destes dímeros H3-H4 combínanse para formar un tetrámero. Este tetrámero combínase despois con dous dímeros H2a-H2b para formar o núcleo octámero de histonas do nucleosoma.[3]
Variantes de secuencia
editarA histona H4 é unha das proteínas que evolucionan máis lentamente, e non se coñecen variantes de secuencia desta histona. Porén, hai catro xenes H4 que se expresan constitutivamente durante todo o ciclo celular, que codifican proteínas que son idénticas en secuencia á da principal H4 expresada.[4] A razón por esta falta de variantes de secuencia non está clara.
Modificacións postraducionais
editarOs organismos eucariotas poden producir pequenas cantidades de variantes especializadas de histonas do octámero do nucleosoma, que se diferencian na secuencia de aminoácidos das principais variantes, aínda que non é o caso da histona H4. Estas variantes, xunto coas modificacións postraducionais que sofren todas as histonas na súa cola N-terminal fan posible as diferentes estruturas da cromatina necesarias para que funcione o ADN nos eucariotas superiores. Estas modificacións poden ser metilacións (mono-, di-, ou trimetilacións) ou acetilacións das colas.[3]
Metilación
editarA metilación das histonas ocorre en residuos dos aminoácidos arxinina, lisina e histidina. Detectáronse mono-, di- ou trimetilacións nas histonas H2A, H3 e H4.[5] A metilación de histonas foi asociada con varias funcións celulares como a transcrición, replicación do ADN, reparación do ADN en resposta a danos, formación da heterocromatina, e reprogamación de células somáticas. Entre estas funcións biolóxicas, a represión transcricional e a activación son as máis estudadas.[5] Os estudos atoparon que a metilación de H4R3 pola PRMT1 (unha histona metiltransferase) parece ser esencial in vivo para o establecemento ou mantemento dunha ampla variedade de modificacións da cromatina “activa”. Ademais, a metilación da histona H4 pola PRMT1 é suficiente para permitir a posterior acetilación da cola N-terminal. Porén, a acetilación da H4 inhibe a súa metilación pola PRMT1.[6]
Acetilación
editarA acetilación de histonas crese que provoca a relaxación da heterocromatina condensada, e como a carga negativa de grupos acetil pode repeler as cargas do esqueleto de azucre-fosfato do ADN, isto reduce a afinidade de unión das histonas co ADN. Esta hipótese foi validada polo descubrimento da actividade de histona acetiltransferase (HAT) de varios complexos activadores transcricionais.[5] A acetilación de histonas inflúe na estrutura da cromatina de varias maneiras. Primeiro, pode proporcionar unha marca ou etiqueta para a unión de proteínas que contén áreas que recoñecen as colas acetiladas. En segundo lugar, pode bloquear a función dos remodeladores da cromatina.[7] Thirdly, it neutralizes the positive charge on lysines.[7] A acetilación da histona H4 na lisina16 (H4K16Ac) é especialmente importante para a función e a estrutura da cromatina en diversos eucariotas e está catalizada por lisina acetiltransferases (HATs) específicas de histonas. O sitio H4K16 é especialmente interesante porque este é o único sitio acetilable da cola N-terminal da histona H4, e pode influír na formación dunha estrutura da cromatina de orde superior compacta.[7] A H4K16Ac ten tamén un papel na activación transcricional e no mantemento da eucromatina.[8]
Notas
editar- ↑ Bhasin M, Reinherz EL, Reche PA (2006). "Recognition and classification of histones using support vector machine". J. Comput. Biol. 13 (1): 102–12. PMID 16472024. doi:10.1089/cmb.2006.13.102.
- ↑ Hartl Daniel L.; Freifelder David; Snyder Leon A. (1988). Basic Genetics. Boston: Jones and Bartlett Publishers. ISBN 0-86720-090-1.
- ↑ 3,0 3,1 3,2 Alberts B, Johnson A, Lewis J, Raff M, Roberts K, Walter P (2008). Molecular biology of the cell.
- ↑ Kamakaka, Biggins (2005). "Histone variants: deviants?". Genes and Dev. 19: 295–316. doi:10.1101/gad.1272805.
- ↑ 5,0 5,1 5,2 Kim JK, Samaranayake M, Pradhan S (2009). "Epigenetic mechanisms in mammals". Cellular and Molecular Life Sciences 66 (4): 596–612. doi:10.1007/s00018-008-8432-4.
- ↑ Huang, Litt, and Felsenfeld (2005). Methylation of histone H4 by arginine methyltransferase PRMT1 is essential in vivo for many subsequent histone modifications (2005), National Institutes of Health
- ↑ 7,0 7,1 7,2 Tylor GC, Eskeland R, Hekimoglu-Balkan B, Pradeepa MM, Bickmore WA. "H4K16 acetylation marks active genes and enhancers of embryonic stem cells, but does not alter chromatin compaction.". Genome Res. 23: 2053–2065.
- ↑ Shrogren-Knaak et al. Histone H4-K16 Acetylation Controls Chromatin Structure and Protein Interactions (2006)