Modificaciones comunes de las histonas
? Las proteínas normalmente acetilan residuos de lisina, que dependen del acetil-CoA como donante del grupo acetilo. Durante la acetilación y desacetilación de histonas, las histonas se acetilan y desacetilan en el residuo de lisina N-terminal, que es parte de la regulación genética. Estas reacciones son catalizadas por enzimas con actividad histona acetiltransferasa (HAT) o histona desacetilasa (HDAC), aunque las HAT y hDAC también pueden cambiar el estado de acetilación de proteínas no histonas. La regulación de factores de transcripción, proteínas efectoras, chaperonas moleculares y proteínas citoesqueléticas mediante acetilación y desacetilación es un importante mecanismo regulador postraduccional. Estos mecanismos reguladores son similares a la fosforilación y desfosforilación por quinasas y fosfatasas. El estado de acetilación de una proteína no solo puede alterar su actividad, sino que estudios recientes han demostrado que esta modificación postraduccional puede interactuar con la fosforilación, metilación, ubiquitinación y acilación para controlar dinámicamente la señalización celular.
? H3K27ac y H3K27me3 son mutuamente antagónicos porque están modificados en la misma posición en la cola de histonas. H3K27ac se utiliza a menudo para encontrar potenciadores activos y potenciadores equilibrados, restados de otra marca de potenciador H3K4me1 que contiene todos los potenciadores.
? La acetilación a menudo se asocia con una regulación positiva de los genes. H3K27ac es un marcador de mejora positivo. Se encuentra en las regiones distales y proximales de los genes. Es rico en sitios de inicio de transcripción (TSS). H3K27ac y H3k27me3 ** tienen la misma posición y existe oposición entre ellos.
? H3K27me3 es la trimetilación de la lisina 27 en la histona H3, que regula negativamente los genes cercanos formando regiones de heterocromatina.
? Colocar una marca represiva en la lisina 27 requiere el reclutamiento de reguladores de la cromatina a través de factores de transcripción. Estas modificaciones son complejos de modificación de histonas (estos complejos pueden modificar las histonas con valencia * para moverse alrededor de los nucleosomas, abriendo la cromatina) o complejos de remodelación de la cromatina (que implican el movimiento de los nucleosomas sin modificación directa). Como se ve con H3K27me3, estas marcas de histonas pueden servir como sitios de acoplamiento para otros activadores. Esto ocurre a través de la metilación de histonas y las interacciones de cromodominio, así como del silenciamiento de genes mediado por Polycomb. Complejo represivo de peine (PRC); PRC2 media la trimetilación de la histona 3 en la lisina 27 a través de la actividad de la histona metiltransferasa. Esta marca aumenta PRC1, que se une y promueve la compactación de la cromatina. H3K27me3 está relacionado con la reparación de daños en el ADN, especialmente roturas de doble cadena causadas por recombinación homóloga.
? H3K4me3 es la trimetilación del cuarto residuo de lisina de la proteína histona H3. H 3K4me3 a menudo se asocia con la activación transcripcional de genes cercanos. La trimetilación H3K4 regula la expresión genética mediante la remodelación de la cromatina a través del complejo NURF. Esto hace que el ADN de la cromatina sea más accesible a los factores de transcripción, lo que permite que los genes se transcriban y expresen en la célula. Específicamente, se descubrió que H3K4me3 regula positivamente la transcripción al transportar histona acetilasa y nucleosoma recombinasa (NURF). H3K4me3 también juega un papel importante en la regulación genética del potencial y el linaje de las células madre. Esto se debe a que esta modificación de histonas es más común en regiones del ADN asociadas con el desarrollo y establecimiento de la identidad celular.
? H3K4me3 es una modificación de histonas de uso común. H3K4me3 es una de las modificaciones de histonas menos abundantes. Sin embargo, está altamente enriquecido en promotores activos cerca del sitio de inicio de la transcripción (TSS) y se correlaciona positivamente con la transcripción. H3K4me3 se utiliza en estudios epigenéticos como código de histona o marca de histona (generalmente identificada mediante inmunoprecipitación de cromatina) para identificar promotores de genes activos. H3K4me3 promueve la activación genética mediante la acción del complejo NURF, un complejo proteico que actúa a través de los motivos proteicos de los dedos PHD para remodelar la cromatina.
Esto hace que el ADN de la cromatina sea accesible a los factores de transcripción, lo que permite que los genes se transcriban y expresen en la célula.
? H3K4me1 es la monometilación del cuarto residuo de lisina de la histona H3, a menudo asociada con potenciadores de genes.
? H3K4me1 está enriquecido en regiones potenciadoras activas y preparadas. El potenciador es iniciado por la histona H3K4 mono/dimetiltransferasa MLL4 y luego activado por la histona H3K27 acetiltransferasa p300. H3K4me1 afina la actividad y función del potenciador, pero no puede controlarlo. H3K4me1 con MLL3/4 también puede actuar sobre promotores y reprimir genes.
? H3K9me3 es la trimetilación del residuo de lisina 9 de la histona H3 y está asociada con la heterocromatina.
? H3K36me3 es la trimetilación del residuo de lisina 36 de la histona H3 y está relacionada con regiones genéticas. Por lo general, H3K36me3 define exones, que están relacionados con la reparación del daño del ADN.