Гистон H2A является одним из пять основных белков гистонов, участвующих в структуре хроматина в эукариотических клетках.
Другими белками гистона являются: H1, H2B, H3 и H4.
Структура белка H2AFJГистоны - это белки, которые упаковывают ДНК в нуклеосомы. Гистоны отвечают за поддержание формы и структуры нуклеосомы. Одна молекула хроматина состоит по крайней мере из одного гистона каждого ядра на 100 пар оснований ДНК. На сегодняшний день известно пять семейств гистонов; эти гистоны называются H1 / H5, H2A, H2B, H3 и H4. H2A считается коровым гистоном наряду с H2B, H3 и H4. Формирование ядра сначала происходит за счет взаимодействия двух молекул H2A. Затем H2A образует димер с H2B; ядро молекулы завершено, когда H3-H4 также присоединяется с образованием тетрамера.
Гистон H2A состоит из неаллельных вариантов. Термин «гистон H2A» намеренно неспецифичен и относится к множеству близкородственных белков, которые часто различаются всего несколькими аминокислотами. Известные варианты включают H2A.1, H2A.2, H2A.X и H2A.Z. Варианты H2A могут быть исследованы с использованием базы данных «HistoneDB with Variants»
В дифференцирующихся клетках происходят изменения в составе вариантов. Это наблюдалось при дифференцировке нейронов во время синтеза и обмена; изменения в составе вариантов наблюдались среди гистона H2A.1. Единственным вариантом, который оставался постоянным в нейральной дифференцировке, был вариант H2AZ. H2AZ представляет собой вариант, который обменивается с обычным коровым белком H2A; этот вариант важен для подавления гена.
Физически есть небольшие изменения на поверхности нуклеосомы, которые делают гистон отличным от H2A. Недавние исследования показывают, что H2AZ включается в нуклеосому с помощью Swr1, связанной с Swi2 / Snf2 аденозинтрифосфатазы.
Другой идентифицированный вариант H2A - это H2AX. Этот вариант имеет удлинение С-конца, которое используется для репарации ДНК. В этом варианте используется метод ремонта негомологичное соединение концов. Прямое повреждение ДНК может вызывать изменения вариантов последовательности. Эксперименты, проведенные с ионизирующим излучением, связали γ-фосфорилирование H2AX с двухцепочечным разрывом ДНК. В каждом двухцепочечном разрыве ДНК участвует большое количество хроматина; ответом на повреждение ДНК является образование γ-H2AX.
Наконец, вариант MacroH2A - это вариант, аналогичный H2A; он кодируется геном H2AFY. Этот вариант отличается от H2A добавлением складчатого домена в его C-концевой хвост. MacroH2A экспрессируется в неактивной Х-хромосоме у женщин.
H2A состоит из главного глобулярного домена и длинного N-конца хвост или С-конец на одном конце молекулы. N-концевой хвост или C-концевой хвост - это место расположения посттрансляционной модификации. Пока что исследователи не выявили каких-либо вторичных структур, возникающих в хвосте. H2A использует белковую складку, известную как «гистоновая складка ». Гистоновая складка представляет собой сердцевинный домен с тремя спиралями, который соединен двумя петлями. Это соединение образует «рукопожатие». В частности, это называется мотивом спираль-поворот-спираль, который допускает димеризацию с H2B. «Гистоновая складка» сохраняется среди Н2А на структурном уровне; однако генетическая последовательность, которая кодирует эту структуру, различается между вариантами.
Структура варианта macroH2A была экспонирована с помощью рентгеновской кристаллографии. Консервативный домен содержит структуру связывания ДНК и пептидазную складку. Функция этого консервативного домена остается неизвестной. Исследования показывают, что этот консервативный домен может функционировать как якорь для ДНК Xist или он также может функционировать как модифицирующий фермент.
Сворачивание ДНК: H2A важен для упаковки ДНК в хроматин. Поскольку H2A упаковывает молекулы ДНК в хроматин, процесс упаковки влияет на экспрессию генов. H2A коррелировал с модификацией ДНК и эпигенетикой. H2A играет важную роль в определении общей структуры хроматина. Было обнаружено, что Н2А случайно регулирует экспрессию гена.
Модификация ДНК Н2А происходит в ядре клетки. Белки, ответственные за ядерный импорт белка H2A, - это кариоферин и импортин. Недавние исследования также показывают, что белок сборки нуклеосомы 1 также используется для транспортировки H2A в ядро, чтобы он мог оборачивать ДНК. Другие функции H2A были замечены в гистоновом варианте H2A.Z. Этот вариант связан с активацией гена, замалчиванием и подавлением антисмысловой РНК. Кроме того, при изучении H2A.Z на клетках человека и дрожжей его использовали для стимулирования привлечения РНК-полимеразы II.
Антимикробный пептид: гистоны - это консервативные эукариотические катионные белки, присутствующие в клетках и участвующие в антимикробном деятельность. Сообщается, что у позвоночных и беспозвоночных вариант гистона H2A участвует в иммунном ответе хозяина, действуя как антимикробные пептиды (AMP). H2A - это α-спиральная молекула, амфипатический белок с гидрофобными и гидрофильными остатками на противоположных сторонах, который усиливает антимикробную активность H2A.
H2A кодируется многими генами в геноме человека, включая : H2AFB1, H2AFB2, H2AFB3, H2AFJ, H2AFV, H2AFX, H2AFY, H2AFY2 и H2AFZ Генетические паттерны среди различных молекул H2A в основном сохраняются среди вариантов. Вариабельность в экспрессии гена существует среди регуляторного аппарата, который управляет экспрессией H2A. Исследователи изучили эукариотические эволюционные линии гистоновых белков и обнаружили диверсификацию среди регуляторных генов. Наибольшие различия наблюдались в мотивах цис-регуляторной последовательности гена корового гистона и ассоциированных белковых факторах. Изменчивость в последовательности генов наблюдалась в генах бактерий, грибов, растений и млекопитающих. Одним из вариантов белка H2A является вариант H2ABbd (с дефицитом тельца Барра). Этот вариант состоит из другой генетической последовательности по сравнению с H2A. Вариант функционирует с транскрипционно активными доменами. Другие варианты, связанные с H2ABbd, расположены в пределах его С-конца. H2ABbd имеет более короткий C-концевой домен по сравнению с большим C-концом, обнаруженным на H2A. Два терминала C идентичны примерно на 48%. H2ABbd функционирует с активными хромосомами. На данный момент он отсутствует в Xi-хромосомах в клетках фибробластов. Наконец, было обнаружено, что он связан с ацетилированным H4. Различные функции H2A.Z по сравнению с H2A коррелируют с генетическими различиями между H2A и вариантом. Устойчивость к нуклеосомам возникает в H2A.Z путем связывания с фактором H1. Ген H2A.Z является важным геном дрожжей и обозначается как Htz1. Для сравнения, у позвоночных есть два гена H2A.Z. Эти гены H2A.Z1 и H2A.Z2 кодируют белки, которые отличаются от H2A.Z тремя остатками. Сначала исследователи полагали, что эти гены избыточны; однако, когда был создан мутант H2A.Z1, это привело к летальному исходу во время тестов на млекопитающих. Следовательно, H2A.Z1 - важный ген. С другой стороны, исследователи не определили функцию варианта H2A.Z2. Известно, что он транскрибируется у млекопитающих, и экспрессия этого гена сохраняется у млекопитающих. Эта консервация предполагает, что ген функционален. При изучении H2A.Z у видов растений, белок различается по остаткам от вида к виду. Эти различия вносят вклад в различия в регуляции клеточного цикла. Это явление наблюдалось только у растений. Филогенетические деревья были созданы, чтобы показать отклонение вариантов от их предков. Дивергенция варианта H2A.X от H2A произошла в нескольких источниках филогенетического дерева. Приобретение мотива фосфорилирования согласуется со многими происхождениями H2A, которые произошли от предкового H2A.X. Наконец, присутствие H2A.X и отсутствие H2A в грибах заставляет исследователей полагать, что H2A.X был первоначальным предком гистонового белка H2A
Модификация H2A находится в стадии Текущее исследование. Однако модификация H2A все же происходит. Сайты фосфорилирования серина были идентифицированы на H2A. Треонин O-GlcNAc также был идентифицирован на H2A. Между модифицированными остатками вариантов H2A существуют большие различия. Например, в H2ABbd отсутствуют модифицированные остатки, существующие в H2A. Различия в модификации изменяют функцию H2ABbd по сравнению с H2A. Как упоминалось ранее, было обнаружено, что вариант H2AX действует в репарации ДНК. Эта функция зависит от фосфорилирования С-конца H2AX. Как только H2AX становится фосфорилированным, он может участвовать в репарации ДНК. Вариант H2A.X отличается от H2A модификацией. С-конец H2A.X содержит дополнительный мотив по сравнению с H2A. Добавляемый мотив представляет собой Ser-Gln- (Glu / Asp) - (гидрофобный остаток). Мотив становится сильно фосфорилированным по остатку серина; если это фосфорилирование происходит, вариант становится γH2A.X. Фосфорилирование происходит за счет разрывов дцДНК. Модификация гистоновых белков иногда может привести к изменению функции. Различные варианты H2A использовались для получения разных функций, генетических последовательностей и модификаций.