Гістон H4

гістони H4, родина 3
Ідентифікатори
Символ	H4F3
Entrez	3023
HUGO	4780
UniProt	P62805
Інша інформація
Локус	Хр. 3 q13.13

Гістон H4 — це гістоновий білок, який входить до структури хроматину в ядрах клітин евкаріот. Молекула гістона складається з глобулярного білкового домену та довгого N-кінцевого хвоста. Гістон H4 входить до основної структури нуклеосоми разом з гістонами H2A, H2B та H3. Посттрансляційні модифікації гістонів, у першу чергу метилювання та ацетилювання, впливають на зміни експресії генів, які намотані на відповідну нуклеосому.[1]

Генетика

Гістон H4 кодований родиною генів, які розташовані в різних локусах:

• HIST1H4A
• HIST1H4B
• HIST1H4C
• HIST1H4D
• HIST1H4E
• HIST1H4F
• HIST1H4H
• HIST1H4I
• HIST1H4J
• HIST1H4K
• HIST1H4L
• HIST2H4A
• HIST2H4B
• HIST4H4
• Hip

Еволюційна консервативність

Білки гістонів є одними з найбільш консервативних білків евкаріот. Наприклад, послідовність гістону H4 з протеому бобів та бика розрізняються лише на 2 амінокислотних залишки з 102. Більшість мутацій, які спричиняють амінокислотні заміни в гістонах, призводять до загибелі клітини або організму. Ті, що не є летальними, викликають значні зміни в експресії генів та інші порушення.[2]

Структура

Білки гістону H4 у різних організмів складаються з 102—135 амінокислотних залишків. Вони мають спільний структурний мотив, так звану «гістонову складку» (англ. histone fold), яка утворена з 3 α-спіралей, що з'єднані двома петлями. Гістон H4 зв'язується з гістоном H3, утворрюючи H3-H4 димер. Два таких димери збираються в тетрамер, який приєднується до тетрамеру з двох H2a-H2b димерів для утворення октамерного кору нуклеосоми.[2]

Поліморфізми

Гістон H4 є одним з білків з найменшою швидкістю еволюції послідовності, тому невідомі його поліморфзми. Тим не менш, один організм зазвичай має багато генів, що дають білки з однаковою послідовністю, тому поява таких поліморфзмів у деяких з них теоретично не була б пошкодувальним фактором. Тому дійсна причина відсутності поліморфізмів залишається неясною.[3]

Посттрансляційні модифікації

Окремі амінокислотні залишки гістону H4 можуть модифікуватися в зрілому функціональному білку. Основними модифікаціями є метилювання та ацетилювання, що зазвичай відбувається в N-кінцевих хвостах, хоча в гістонів знайдені всі типи посттрансляційних модифікацій білків.[2]

Метилювання

Метилювання гістонів відбувається на залишках амінокислот лізину, аргініну та гістидину. Може відбуватися моно-, ді- або триметилювання залишків гістону H4. Метилювання гістонів пов'язане з різними клітинними функціями, такими як транскрипція, реплікація ДНК, репарація ДНК, формування гетерохроматину, репрограмування соматичних клітин тощо.[4] Дослідження показали, що H4R3-метилювання (метилювання третього залишку аргініну в гістоні H4) за допомогою метилтрансферази PRMT1 є необхідним in vivo для встановлення або підтримки широкого спектра модифікацій «активного» хроматину. Також таке метилювання було суттєвим для можливості наступного ацетилювання N-кінцевого хвоста. Тим не менш, ацетилювання гістону H4 пригнічує його подальше метилювання за допомогою PRMT1.[5]

Ацетилювання

Додавання до гістонів ацетильних груп послаблюю скрученість конденсованого гетерохроматину, оскільки негативні заряди цих груп розштовхують негативно заряджений фосфатний остов молекули ДНК. Значна кількість активаторів транскрипції має гістон-ацетилтрансферазну активність.[4] Крім того, ацетилювання приваблює певні білки, які впізнають ацетильовані хвости гістонів, блокує роботу системи ремоделювання хроматину, а також нейтралізує позитивні заряди залишків лізину.[6] Ацетилювання 16-го залишку лізину гістону H4 (H4K16Ac) є особливо важливим для структури та функції хроматину в більшості евкаріотів. Цей процес відбувається завдяки специфічним гістоновим лізинацилтрансферазам. H4K16 є єдиним здатним до ацетилювання сайтом на N-кінці гістону H4. Ацетилювання цього лізину впливає на формування компактної структури хроматину вищого порядку.[6] H4K16Ac також бере участь в активації транскрипції та утворенні евхроматину.[7]

Див. також

• Нуклеосома
• Гістони
• Хроматин
• Гістони H1, H2A, H2B, H3

Примітки

1. Bhasin M, Reinherz EL, Reche PA (2006). Recognition and classification of histones using support vector machine. J. Comput. Biol. 13 (1): 102—12. doi:10.1089/cmb.2006.13.102. PMID 16472024.
2. Alberts B, Johnson A, Lewis J, Raff M, Roberts K, Walter P (2008). Molecular biology of the cell.
3. Kamakaka, Biggins (2005). Histone variants: deviants?. Genes and Dev. 19: 295—316. doi:10.1101/gad.1272805.
4. 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.
5. 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
6. 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.
7. Shrogren-Knaak et al. Histone H4-K16 Acetylation Controls Chromatin Structure and Protein Interactions (2006)