Histone
Histone sind spezielle Proteine, die eine zentrale Rolle bei der Organisation und Regulierung der DNA in eukaryotischen Zellen spielen. Sie bilden einen Kern, um den sich die genomische DNA wickelt, und tragen so zur Strukturierung des Chromatins bei, dem Material, aus dem Chromosomen bestehen.
Struktur und Funktion: Histone sind relativ kleine und hochkonservierte Proteine. Sie bilden Komplexe, sogenannte Nukleosome, die wie Perlen auf einer Schnur entlang der DNA angeordnet sind. Ein Nukleosom besteht aus einem Oktamer aus vier verschiedenen Histon-Typen (H2A, H2B, H3 und H4), um die sich die DNA etwa 1,65-mal windet. H1, ein weiteres Histon, hilft dabei, die DNA zwischen den Nukleosomen zu sichern und trägt zur weiteren Kompaktierung der Chromatinstruktur bei.
Chromatin-Remodeling: Histone sind nicht statisch; sie unterliegen verschiedenen posttranslationalen Modifikationen wie Methylierung, Phosphorylierung, Acetylierung und Ubiquitinierung. Diese Modifikationen können die Wechselwirkung der Histone mit der DNA und anderen Proteinen beeinflussen und somit die Chromatinstruktur verändern. Dieses sogenannte Chromatin-Remodeling ist entscheidend für die Regulation der Genexpression, da es den Zugang von Transkriptionsfaktoren und anderen regulierenden Proteinen zur DNA erleichtern oder erschweren kann.
Regulation der Genexpression: Durch Veränderungen in der Chromatinstruktur können Histone aktiv zur Regulation der Genexpression beitragen. Beispielsweise führt eine Acetylierung von Histonen oft zu einer Lockerung der Chromatinstruktur, was eine erhöhte Genexpression ermöglicht. Umgekehrt kann eine Methylierung je nach Kontext eine kompaktere Chromatinstruktur fördern und die Genexpression verringern.
Bedeutung in der Zellteilung und Vererbung: Während der Zellteilung spielen Histone eine wichtige Rolle bei der Kondensation der DNA zu Chromosomen, was eine effiziente und korrekte Verteilung der genetischen Information auf die Tochterzellen sicherstellt. Zudem können bestimmte Histonmodifikationen vererbt werden, was zu langfristigen Veränderungen in der Genexpression führen kann, einem Phänomen, das als epigenetische Vererbung bekannt ist.