Histon H2B
Histon H2B je jedan od 5 glavnih histonskih proteina uključenih u strukturu hromatina u eukariotskim ćelijama. Sa glavnim globulastim domenom i dugim N- i C-terminalnim repovima, H2B je uključen u strukturu nukleosoma.[1]
Struktura
uredi
Histon H2B je lahki strukturni protein napravljen od 126 aminokiselina.[2] Mnoge od ovih aminokiselina imaju pozitivan naboj na ćelijskom pH, što im omogućava interakciju sa negativno nabijenim fosfatnim grupama u DNK.[3] Zajedno sa centralnim globulastim domenom, histon H2B ima dva fleksibilna histonska repa koji se protežu prema van – jedan na kraju N-terminala i jedan na kraju C-terminala. Oni su veoma uključeni u kondenzaciju hromatina iz konformacije perli na niti u vlakno od 30 nm.[3] Slično kao i drugi histonski proteini, histon H2B ima poseban histonski nabor koji je optimiziran za histon-histon, kao i interakcije histon-DNK.[1]
Dvije kopije histona H2B dolaze zajedno sa po dvije kopije H2A, H3 i H4 da formiraju oktamerno jezgro nukleosoma[2] da dobije strukturu DNK.[3] Da bi se olakšalo ovo formiranje, histon H2B se prvo veže za histon H2A da bi formirao heterodimer.[2] Dva od ovih heterodimera se zatim vežu zajedno sa heterotetramerom, napravljenim od H3 i H4, dajući nukleosom u njegov karakterističan oblik diska.[3] DNK se zatim obavija oko čitavog nukleosoma u grupama od približno 160 parova baza.[1] Omotavanje se nastavlja sve dok se sav hromatin ne spakuje sa nukleosomima.<.[4]
Funkcija
uredi
Histon H2B je strukturni protein koji pomaže u organizaciji eukariotske DNK.[5] Ima važnu ulogu u biologiji jedra, gdje je uključen u pakovanju i održavanju hromosoma,[5] regulaciji transkripcije i replikaciji i popravkama DNK.[2] Histon H2B pomaže u regulaciji strukture i funkcije hromatina putem posttranslacijske modifikacije i specijalizirane varijante histona.[4]
Acetilacija i ubikvitinacija su primjeri dvije posttranslacijskih modifikacija koje utiču na funkciju histona H2B na posebne načine. Hiperacetilacija histonskih repova pomaže DNK-vezujućem proteinu pristup hromatinu, slabljenjem interakcije histon-DNK i nukleosom-nukleosom.[6] Nadalje, acetilacija specifičnog lizinskog ostatka vezuje se za domene određenih oblika transkripcije i regulatora proteina koji sadrže brom. Ovo spajanje olakšava regrutaciju ovih proteina u ispravnu regiju hromosoma. Ubikvitinirani histon H2B se često nalazi u regijama aktivne transkripcije.[6] Kroz olakšavanje remodeliranja hromatina, on stimulira transkripcijsku elongaciju i postavlja fazu za dalje modifikacije koje regulišu višestruke elemente transkripcije.[6] Konkretno, ubikvitin na histonu H2B otvara i razvija regione hromatina, omogućavajući transkripcijske mehanizme pristupa promotoru i regionima kodiranja DNK.[7]
Dok je samo nekoliko izoformi histona H2B detaljno proučavano, istraživači su otkrili da varijante histona H2B imaju važnu ulogu. Ako bi određene varijante prestale da funkcionišu, centromere se ne bi pravilno formirale, integritet genoma bi se izgubio, a odgovor na oštećenje DNK bi bio utišan.[4] Konkretno, kod nekih nižih eukariota, varijanta histona H2B vezuje se za varijantu histon H2A zvanu H2AZ, lokalizuje se na aktivne gene i podržava transkripciju u tim regionima. Kod miševa, varijanta zvana H2BE pomaže u kontroli ekspresije olfaktornih gena. Ovo podržava ideju da izoforme histona H2B mogu imati specijalizirane funkcije u različitim tkivima.[4]
Izoforme
urediPostoji 16 varijanti histona H2B pronađenih kod ljudi, od kojih je 13 eksprimirano u normalnim tjelesnim ćelijama, a tri su eksprimirane samo u testisima. Ove varijante, također zvane izoforme, su proteini koji su strukturno vrlo slični regularnom histonu H2B, ali imaju neke specifične varijacije u njihovoj aminokiselinskoj sekvenci.[4] Sve varijante histona H2B sadrže isti broj aminokiselina, a varijacije u sekvenci su malobrojne. Samo dvije do pet aminokiselina se mijenjaju, ali čak i ove male razlike mogu promijeniti izoformu, strukturu višeg nivoa.[4]
Izoforme histona H2B različito djeluju s drugim proteinima, nalaze se u specifičnim regijama hromatina, imaju različite tipove i broj posttranslacijskih modifikacija i manje-više su stabilnije od običnog histona H2B. Sve ove razlike se akumuliraju i uzrokuju da izoforme imaju jedinstvene funkcije, pa čak i različito funkcioniraju u različitim tkivima.[4]
Mnoge histonske H2B izoforme se eksprimiraju na replikacijski nezavisan način. Oni se proizvode na istom nivou tokom svih faza ćelijskog ciklusa. Regularni histon H2B se dodaje samo nukleosomima tokom S-faze ćelijskog ciklusa kada se DNK replicira ; izoforme histona H2B mogu se dodati nukleosomima u drugim vremenima tokom ćelijskog ciklusa.[4] Histonske varijante H2B mogu se istražiti pomoću [ https://www.ncbi.nlm.nih.gov/projects/HistoneDB2.0/index.fcgi/type/H2B/ baza podataka "HistoneDB sa varijantama".]
Histon H2B je modificiran kombinacijom nekoliko tipova posttranslacijskih modifikacija.[1] Ove modifikacije utiču na strukturnu i funkcionalnu organizaciju hromatina,[8] a većina ih se nalazi izvan globulastog domena nukleosoma, gdje su ostaci aminokiselina pristupačniji.[7] Moguće modifikacije su acetilacija, metilacija, fosforilacija, ubikvitinacija, i sumoilacija.[8] Acetilacija, fosforilacija i ubikvitinacija su najčešće i najviše proučavane modifikacije histona H2B.
Histon H2B proteini koji se nalaze i u promotoru i kodirajućim regijama gena sadrže specifične obrasce hiperacetilacije i hipoacetilacije na određenim lizinskim ostacima koji se nalaze u N-terminalnom repu.[8] Acetilacija se oslanja na specifične histonske acetiltransferaze koje rade na genu promotoru tokom transkripcijskih aktivacija.[1] Dodavanje acetilne grupe lizin skimostacima na jednoj od nekoliko pozicija u repu aminokiselina doprinosi aktivaciji transkripcije.[3] Zapravo, smatra se da je acetilacija N-terminalnih repova histona H2B, kao što je H2BK5ac, izuzetno važan dio regulacije genske transkripcije.[8]
Smatra se da modifikacija H2B S112 sa O-GlcNAc olakšava monoubikvitinaciju K112, što je zauzvrat povezano s transkripcijski aktiviranim regijama.[9]
U histonu H2B, fosforilirani serinski ili treoninski ostatak aktivira transkripciju.[3] Kada ćelija doživi metabolički stres, AMP-aktivirana protein kinaza fosforilira lizin na poziciji 36 u histonskom promotoru H2Bi kodirajuće regije na DNK, što pomaže u regulaciji transkripcijske elongacije.[2] Ako ćelije prime višestruke apoptotske stimulacije, kaspaza-3 aktivira Mst1 kinazu, koja fosforilira serin na poziciji 14 u svim histonskim H2B proteinima, što pomaže u olakšavanju kondenzacije hromatina. oštećenje DNK može izazvati isti odgovor na lokaliziranijim razmjerima vrlo brzo kako bi se olakšala popravka DNK.[2]
Ubikvitinacija
urediOstaci ubikvitina se obično dodaju lizinu na poziciji 120 na histonu H2B. Ubikvitiniranje ovog lizinskog ostatka aktivira transkripciju.[3] Posljednjih godina otkrivena su druga mjesta ubikvitinacije, ali do sada ona nisu dobro proučena ili shvaćena.[4] Enzimii koji konjugiraju ubikvitin i ubikvitinligazu regulišu ubikvitinaciju histona H2B. Ovi enzimi koriste kotranskripciju za konjugaciju ubikvitina u histon H2B. Nivo ubikvitinacije histona H2B varira tokom ćelijskog ciklusa. Svi ubikvitinski dijelovi uklanjaju se iz histona H2B tokom metafaza i ponovo konjugiraju tokom anafaza.[7]
Aminokiaselinska sekvenca histon H2B je evolucijski visoko konzervirana. Čak i udaljene vrste imaju izuzetno slične histonske H2B proteine.[3] Porodica histona H2B sadrži 214 članova iz mnogih različitih i raznolikih vrsta. Kod ljudi, histon H2B je kodiran sa 23 različita gena,[10] none of which contain introns.[2] Svi ovi geni nalaze se u histonskom klasteru 1 na hromosomu 6 i klasteru 2 i klasteru 3 na hromosomu 1. U svakom genu klasteru, histonski H2B geni dijele promotor region sa sekvencama koje kodiraju za histon H2A. Dok se svi geni u histonskom klasteru transkribiraju na visokim nivoima tokom S-faze, pojedinačni histonski H2B geni su također eksprimirani u drugim vremenima tokom ćelijskog ciklusa. Oni su dvostruko regulirani klasterskim promotorskim sekvencama i njihovim specifičnim promotorskim sekvencama.[4]
Također pogledajte
uredi- Histonski kod
- Nukleosom
- Hromatin
- Ostali histonski proteini:
Reference
uredi- ^ a b c d e Bhasin M, Reinherz EL, Reche PA (2006). "Recognition and classification of histones using support vector machine" (PDF). Journal of Computational Biology. 13 (1): 102–12. doi:10.1089/cmb.2006.13.102. PMID 16472024.
- ^ a b c d e f g Rønningen T, Shah A, Oldenburg AR, Vekterud K, Delbarre E, Moskaug JØ, Collas P (decembar 2015). "Prepatterning of differentiation-driven nuclear lamin A/C-associated chromatin domains by GlcNAcylated histone H2B". Genome Research. 25 (12): 1825–35. doi:10.1101/gr.193748.115. PMC 4665004. PMID 26359231.
- ^ a b c d e f g h Lodish HF, Berk A, Kaiser C, Krieger M, Bretscher A, Ploegh HL, Amon A, Scott MP (2013). Molecular Cell Biology (Seventh izd.). New York: Freeman. str. 258–328. ISBN 978-1-4292-3413-9.
- ^ a b c d e f g h i j Molden RC, Bhanu NV, LeRoy G, Arnaudo AM, Garcia BA (2015). "Multi-faceted quantitative proteomics analysis of histone H2B isoforms and their modifications". Epigenetics & Chromatin. 8 (15): 15. doi:10.1186/s13072-015-0006-8. PMC 4411797. PMID 25922622.
- ^ a b Wu J, Mu S, Guo M, Chen T, Zhang Z, Li Z, Li Y, Kang X (januar 2016). "Histone H2B gene cloning, with implication for its function during nuclear shaping in the Chinese mitten crab, Eriocheir sinensis". Gene. 575 (2 Pt 1): 276–84. doi:10.1016/j.gene.2015.09.005. PMID 26343795.
- ^ a b c "Histone H2B (53H3) Mouse mAb #2934". Cell Signaling Technology. Arhivirano s originala, 7. 12. 2023. Pristupljeno 24. 11. 2015.
- ^ a b c Osley MA (septembar 2006). "Regulation of histone H2A and H2B ubiquitylation". Briefings in Functional Genomics & Proteomics. 5 (3): 179–89. doi:10.1093/bfgp/ell022. PMID 16772277.
- ^ a b c d Golebiowski F, Kasprzak KS (novembar 2005). "Inhibition of core histones acetylation by carcinogenic nickel(II)". Molecular and Cellular Biochemistry. 279 (1–2): 133–9. doi:10.1007/s11010-005-8285-1. PMID 16283522. S2CID 25071586.
- ^ R, Fujiki; W, Hashiba; H, Sekine; A, Yokoyama; T, Chikanishi; S, Ito; Y, Imai; J, Kim; Hh, He (27. 11. 2011). "GlcNAcylation of Histone H2B Facilitates Its Monoubiquitination". Nature (jezik: engleski). 480 (7378): 557–60. Bibcode:2011Natur.480..557F. doi:10.1038/nature10656. PMC 7289526. PMID 22121020.
- ^ Khare SP, Habib F, Sharma R, Gadewal N, Gupta S, Galande S. "Histone H2B". HIstome: A Relational Knowledgebase of Human Proteins and Histone Modifying Enzymes. Nucleic Acids Research. Arhivirano s originala, 16. 10. 2016. Pristupljeno 24. 11. 2015.