Histon
Histone sind Proteine, die sich in eukaryotischen Zellkernen befinden und die die DNA in strukturelle Einheiten, die Nukleosomen, verpacken. Sie sind die Hauptproteinkomponenten des Chromatins, dem aktiven Bestandteil der Chromosomen.
Histone fungieren als Spulen, um die sich die DNA windet, und spielen eine Rolle bei der Genregulation. Ohne Histone wäre die abgewickelte DNA in den Chromosomen sehr lang. Zum Beispiel hat jede menschliche Zelle etwa 1,8 Meter DNA, aber auf die Histone gewickelt hat sie etwa 90 Millimeter Chromatin, das, wenn es während der Mitose verdoppelt und verdichtet wird, etwa 120 Mikrometer Chromosomen ergibt.
Zusammenbau von Histonen zu einem Nukleosom
Funktionen
Kompaktierung von DNA-Strängen
Histone fungieren als Spulen, um die sich die DNA windet. Damit werden die großen Genome von Eukaryonten so verpackt, dass sie in die Zellkerne passen. Das verdichtete Molekül ist 40.000 Mal kürzer als ein unverpacktes Molekül.
Chromatin-Regulierung
Histone unterliegen Veränderungen, die ihre Interaktion mit DNA und Kernproteinen verändern. Langfristige Veränderungen in der Histon/DNA-Interaktion führen zu epigenetischen Effekten. Es wird angenommen, dass Kombinationen von Modifikationen einen Code bilden, den so genannten Histon-Code. Histonmodifikationen wirken in verschiedenen biologischen Prozessen wie Genregulation, DNA-Reparatur und Chromosomenkondensation (Mitose).
Beispiele
Beispiele für Histonmodifikationen in der Transkriptionsregulation sind
| Art der Modifikation | Geschichte | ||||||
| H3K4 | H3K9 | H3K14 | H3K27 | H3K79 | H4K20 | H2BK5 | |
| Mono-Methylierung | Aktivierung | Aktivierung | Aktivierung | Aktivierung | Aktivierung | Aktivierung | |
| Di-Methylierung | Unterdrückung | Unterdrückung | Aktivierung | ||||
| Tri-Methylierung | Aktivierung | Unterdrückung | Unterdrückung | Aktivierung, | Unterdrückung | ||
| Acetylierung | Aktivierung | Aktivierung | |||||
DNA auf der Außenseite umwickelt Histon auf der Innenseite. Ansicht von oben durch die Helixachse
Geschichte
Die Histonen wurden 1884 von Albrecht Kossel entdeckt. Das Wort "Histon" stammt aus dem späten 19. Jahrhundert und stammt aus dem deutschen "Histon", dessen Herkunft ungewiss ist: vielleicht vom griechischen histanai oder vom histos. Bis Anfang der 1990er Jahre wurden Histone als bloßes Verpackungsmaterial für nukleare DNA abgetan. In den frühen 1990er Jahren wurden die regulatorischen Funktionen der Histone entdeckt.
Die Entdeckung des H5-Histons scheint auf die 1970er Jahre zurückzugehen.
Artübergreifender Naturschutz
Histone finden sich in den Kernen eukaryotischer Zellen und in bestimmten Archaeen, namentlich Euryarchaeen, aber nicht in Bakterien. Histon-Proteine gehören zu den am höchsten konservierten Proteinen in Eukaryonten, was darauf hindeutet, dass sie für die Biologie des Zellkerns von entscheidender Bedeutung sind. Im Gegensatz dazu verwenden reife Spermien Protamine weitgehend zur Verpackung ihrer genomischen DNA, was höchstwahrscheinlich zu einem noch höheren Verpackungsverhältnis führt.
Kernhistone sind hochkonservierte Proteine, d.h. es gibt nur sehr wenige Unterschiede zwischen den Aminosäuresequenzen der Histonproteine verschiedener Spezies. Linkerhiston hat normalerweise mehr als eine Form innerhalb einer Spezies und ist auch weniger konserviert als die Kernhistone.
Fragen und Antworten
F: Was sind Histone?
A: Histone sind Proteine, die in eukaryontischen Zellkernen vorkommen und die DNA in Struktureinheiten, den so genannten Nukleosomen, verpacken.
F: Was ist die Funktion von Histonen?
A: Die Funktion der Histone besteht darin, als Spulen zu fungieren, um die sich die DNA windet, die DNA in Nukleosomen zu verpacken und eine Rolle bei der Genregulation zu spielen.
F: Was würde ohne Histone passieren?
A: Ohne Histone wäre die abgewickelte DNA in den Chromosomen sehr lang.
F: Wie viel DNA befindet sich in jeder menschlichen Zelle?
A: Jede menschliche Zelle hat etwa 1,8 Meter DNA.
F: Wie viel Chromatin hat jede menschliche Zelle?
A: Jede menschliche Zelle hat etwa 90 Millimeter Chromatin.
F: Was geschieht während der Mitose?
A: Während der Mitose wird das Chromatin verdoppelt und verdichtet, wodurch etwa 120 Mikrometer lange Chromosomen entstehen.
F: Welche Rolle spielen die Histone in den Chromosomen?
A: Histone sind die wichtigsten Proteinkomponenten des Chromatins, der aktiven Komponente der Chromosomen.
