Što su histoni?

Histoni su strukture u eukariotskim stanicama i nekim jednostaničnim mikroorganizmima tipa Euryarchaeota koji služe kao koluti oko kojih se deoksiribonukleinska kiselina (DNK) stanice vrlo usko omota. Bez očuvanja prostora koje histoni omogućuju, stanice ne bi mogle sadržavati vlastitu DNK. Histoni također igraju važnu ulogu u ekspresiji gena omogućavajući ili ometajući pristup transkripcijski aktivnim molekulama genima DNK. Treći zadatak je održati strukturni integritet DNK i mnogo većeg kromosoma.

Tvari koje sadrže histone su proteini koji se malo razlikuju od vrste do vrste. Najčešći proteini se nazivaju H1/H5, H2A, H2B, H3 i H4. DNA je usko vezana za histone privlačenjem između bočnih skupina histonskih proteina i DNK. Ova privlačna sila modificira se dodatkom acetilnih ili metilnih skupina na nekoliko aminokiselina lizina ili arginina blizu kraja H3 i H4 proteina. Zatezanje ili labavljenje lanca DNA dovodi do toga da su geni dostupni ili nedostupni, što je poznato kao uključivanje ili isključivanje gena.

U većini stanica, bez obzira na izvor, osam histonskih proteina, koji se sastoje od po dva H2A, H2B, H3 i H4, tvore oktetnu strukturu. Otprilike 146 parova baza DNA omota se oko oktetne strukture gotovo dvaput kako bi se formirao “nukleosom”. Kratka petlja DNK, stabilizirana proteinom H1 ili njegovim analogom H5, vodi do sljedećeg nukleosoma, tvoreći strukturu koja se često karakterizira kao “zrnca na niti”. Nukleosomi i njihovi spojni dijelovi DNK tvore uske spirale, sa šest nukleosoma po zavoju, kako bi se napravila takozvana kromatinska vlakna. Vlakna se spajaju kako bi tvorila kromosom.

Histonski proteini H2A, H2B, H3 i H4 su relativno niske molekularne težine, sastoje se od 120 do 135 aminokiselina po proteinskoj molekuli. Histoni H1/H5 su mnogo duži i daju strukturni okvir nukleosomima, slično kao čelična šipka koja povezuje niz diskova. U ljudskim stanicama, kada bi se sva DNK razmotala i položila kraj uz kraj, lanac bi bio dug oko 70 inča (1.8 m), ali debeo samo oko 0.0000007 inča (180 nanometara). Namotavanjem i namotavanjem podstruktura, 23 para kromosoma funkcioniraju u jezgri koja je sama po sebi manja od 0.0004 inča (10 mikrometara) u promjeru. Histoni čine ovo preklapanje
moguće kontroliranjem molekularne okoline.

U početku se mislilo da histoni imaju samo gore spomenute tipove. Istraživanja su, međutim, ukazala na mnogo veću raznolikost nego što se prije prihvaćalo. Osnovne molekule su još uvijek relativno iste čak i između organizama koji se razlikuju poput kvasca i sisavaca. Ova se osobina naziva evolucijsko očuvanje. To ukazuje da čak i male varijacije u tim molekulama rezultiraju stanicama koje ili ne mogu napredovati ili će se razmnožavati i uzrokovati štetu i evolucijske kazne organizmu.