Войти
Гистон H2B является одним из 4 основных белков гистона , участвующих в структура хроматина в эукариотических клетках. Обладая основным глобулярным доменом и длинными N-концевыми и C-концевыми хвостами, H2B участвует в структуре нуклеосом.
Гистоновые хвосты и их функция в образовании хроматина Гистон H2B представляет собой легкий структурный белок, состоящий из 126 аминокислот. Многие из этих аминокислот имеют положительный заряд при клеточном pH, что позволяет им взаимодействовать с отрицательно заряженными фосфатными группами в ДНК. Наряду с центральным глобулярным доменом гистон H2B имеет два гибких гистоновых хвоста, которые выходят наружу - один на N-конце и один на C-конце. Они активно участвуют в конденсации хроматина из конформации «шарики на нити» в 30-нм волокно. Подобно другим гистону белкам, гистон H2B имеет отчетливую гистоновую складку, которая оптимизирована для взаимодействий гистон-гистон, а также гистон-ДНК.
Две копии гистона H2B объединяются с двумя копиями каждой из гистона H2A, гистона H3 и гистона H4, чтобы сформировать октамерное ядро нуклеосомы для придают структуру ДНК. Чтобы облегчить это образование, гистон H2B сначала связывается с гистоном H2A с образованием гетеродимера. Два из этих гетеродимеров затем связываются вместе с гетеротетрамером, состоящим из гистона H3 и гистона H4, придавая нуклеосоме характерную форму диска. ДНК затем оборачивается вокруг всей нуклеосомы группами примерно из 160 пар оснований ДНК. Обертывание продолжается до тех пор, пока весь хроматин не будет упакован с нуклеосомами.
Основные единицы структуры хроматина Гистон H2B является структурным белком, который помогает организовать эукариотическую ДНК. Он играет важную роль в биологии ядра, где он участвует в упаковке и поддержании хромосом, регуляции транскрипции и репликации. и ремонт ДНК. Гистон H2B помогает регулировать структуру и функцию хроматина посредством посттрансляционных модификаций и специализированных вариантов гистонов.
Ацетилирование и убиквитинирование являются примерами двух посттрансляционных модификаций, которые, в частности, влияют на функцию гистона H2B. способами. Гиперацетилирование гистоновых хвостов помогает ДНК-связывающим белкам получить доступ к хроматину за счет ослабления взаимодействий гистон-ДНК и нуклеосома-нуклеосома. Кроме того, ацетилирование определенного остатка лизина связывается с бромсодержащими доменами некоторых белков транскрипции и регуляторных белков хроматина . Эта стыковка способствует привлечению этих белков к правильной области хромосомы. Убиквитинированный гистон H2B часто обнаруживается в областях активной транскрипции. Благодаря облегчению ремоделирования хроматина, он стимулирует удлинение транскрипции и создает основу для дальнейших модификаций, которые регулируют несколько элементов транскрипции. В частности, убиквитин на гистоне H2B открывает и разворачивает области хроматина, позволяя аппарату транскрипции получить доступ к промотору и кодирующим областям ДНК.
Хотя только несколько изоформ гистона H2B были глубоко изучены, исследователи обнаружили, что варианты гистона H2B играют важную роль. Если определенные варианты перестают функционировать, центромеры не будут формироваться правильно, целостность генома будет потеряна, а реакция на повреждение ДНК будет подавлена. В частности, у некоторых низших эукариот вариант гистона H2B связывается с вариантом гистона H2A, называемым H2AZ, локализуется в активных генах и поддерживает транскрипцию в тех регионах. У мышей вариант, называемый H2BE, помогает контролировать экспрессию обонятельных генов. Это подтверждает идею о том, что изоформы гистона H2B могут иметь специализированные функции в различных тканях.
У людей обнаружено шестнадцать вариантов гистона H2B, тринадцать из которых экспрессируются в обычных клетках тела, и три из которых экспрессируются только в семенниках. Эти варианты, также называемые изоформами, представляют собой белки, которые структурно очень похожи на обычный гистон H2B, но имеют некоторые специфические вариации в их аминокислотной последовательности. Все варианты гистона H2B содержат одинаковое количество аминокислот, и количество вариаций в последовательности невелико. Изменяются только от двух до пяти аминокислот, но даже эти небольшие различия могут изменить структуру более высокого уровня изоформы .
Изоформы гистона H2B по-разному взаимодействуют с другими белки, обнаружены в определенных областях хроматина, имеют разные типы и количество посттрансляционных модификаций и более или менее стабильны, чем обычный гистон H2B. Все эти различия накапливаются и приводят к тому, что изоформы имеют уникальные функции и даже функционируют по-разному в разных тканях.
Многие изоформы гистона H2B экспрессируются в ДНК. репликация независимым способом. Они продуцируются на одном уровне во время всех фаз клеточного цикла. Обычный гистон H2B добавляется к нуклеосомам только во время S-фазы клеточного цикла, когда ДНК реплицируется ; Изоформы гистона H2B могут быть добавлены к нуклеосомам в другое время в течение клеточного цикла. Гистоновые варианты H2B могут быть исследованы с использованием базы данных «HistoneDB with Variants».
Гистон H2B модифицирован комбинацией нескольких типов посттрансляционных модификаций. Эти модификации влияют на структурную и функциональную организацию хроматина, и большинство из них находится за пределами глобулярного домена нуклеосомы, где аминокислотные остатки более доступны. Возможные модификации включают ацетилирование, метилирование, фосфорилирование, убиквитинирование и сумоилирование. Ацетилирование, фосфорилирование и убиквитинирование являются наиболее распространенными и наиболее изученными модификациями гистона H2B.
Белки гистона H2B, обнаруженные как в промоторе, так и в кодирующих областях генов, содержат специфические паттерны гиперацетилирования и гипоацетилирования на некоторых остатков лизина, обнаруженных в N-концевом хвосте. Ацетилирование зависит от специфических гистон ацетилтрансфераз, которые работают на промоторах гена во время транскрипционной активации. Добавление ацетильной группы к остаткам лизина в одном из нескольких положений в хвосте аминокислоты способствует активации транскрипции. Фактически, ученые считают ацетилирование N-концевых хвостов гистона H2B, таких как H2BK5ac, чрезвычайно важной частью регуляции транскрипции гена .
Считается, что модификация H2B S112 с помощью O-GlcNAc облегчает моноубиквитинирование K112, которое, в свою очередь, связано с транскрипционно активированными областями.
В гистоне H2B остаток фосфорилированного серина или треонина активирует транскрипцию. Когда клетка испытывает метаболический стресс, AMP-активированная протеинкиназа фосфорилирует лизин в положении 36 гистона H2B промотора промотора и кодирующих областей на ДНК, которая помогает регулировать удлинение транскрипции. Если клетки получают несколько апоптотических стимулов, каспаза-3 активирует киназу Mst1, которая фосфорилирует серин в положении 14 во всех белках гистона H2B, что способствует конденсации хроматина. Повреждение ДНК может очень быстро вызвать тот же ответ в более локализованном масштабе, чтобы облегчить репарацию ДНК.
Обычно остатки убиквитина добавляют к лизину в положении 120 на гистоне H2B. Убиквитинирование этого остатка лизина активирует транскрипцию. В последние годы ученые обнаружили и другие сайты убиквитинирования, но в настоящее время они недостаточно изучены или поняты. Убиквитин-конъюгирующие ферменты и убиквитин лигазы регулируют убиквитинирование гистона H2B. Эти ферменты используют ко-транскрипцию для конъюгирования убиквитина с гистоном H2B. Уровень убиквитинирования гистона H2B варьируется на протяжении клеточного цикла. Все части убиквитина удаляются из гистона H2B во время метафазы и повторно конъюгируются во время анафазы.
аминокислота гистона H2B последовательность высоко эволюционно консервативна. Даже у отдаленных видов есть очень похожие белки гистонов H2B. Семейство гистонов H2B состоит из 214 членов от многих различных и разнообразных видов. У человека гистон H2B кодируется двадцатью тремя различными генами, ни один из которых не содержит интронов. Все эти гены расположены в кластере 1 гистона на хромосоме 6 и в кластере 2 и кластере 3 на хромосоме 1. В каждом кластере генов гены гистона H2B имеют общую область промотора с последовательностями, кодирующими гистон H2A. В то время как все гены в кластере гистонов транскрибируются на высоких уровнях во время S-фазы, отдельные гены гистона H2B также экспрессируются в других раз в течение клеточного цикла. Они дважды регулируются последовательностями кластера промотора и их конкретными последовательностями промотора.
