Histone und Nukleosomen und ihr Einfluss auf die - StV Biologie ...

5) Histonmodifikationen und Ihr Einfluss auf die Transkription
Einen entscheidenden Einfluss auf die Transkription haben Histonmodifikationen:
Alle Histone werden im Grunde posttranslational modifiziert, indem an die freien Reste bestimmter Ami-
nosäuren zusätzliche chemische Gruppen kovalent gebunden werden. Zu einer Acetylierung und Methy-
lierung kommt es an den freien (ε-)Aminogruppen des Lysins; dabei wird die positive Ladung der NH3 + -
Gruppe beseitigt. An Arginin und Histidin kommt es ebenfalls zu einer Methylierung. Die Phosphorylie-
rung der Hydroxylgruppen von Serin und Threonin, und ebenso die Phosphorylierung von Histidin er-
zeugt jeweils eine negative Ladung in Form einer Phosphatgruppe. Weitere Histonmodifikationen sind
die ADP-ribosylierung und die Ubiquitinilierung.
Abb.19
Strukturformel Serin
Abb.18 Strukturformel
Lysin
Abb.21 Strukturformel
Threonin
Abb.20 Strukturformel
Arginin
Abb.22 Strukturformel
Histidin
Diese Modifikationen der aminoterminalen Domänen der Histone sind in der Regel temporär. Die Varia-
tion der Ladung, der Fähigkeit zur Ausbildung von Wasserstoffbrücken und der Gestalt der Histone durch
kovalente Modifikationen ist wichtig für die Packungsform der DNA, und somit für die Regulation ihrer
Verfügbarkeit, sowohl für Replikation, wie Transkription.
5.1) Acetylierung
Acetylierte Histone findet man bevorzugt in aktiv transkribiertem Chromatin, und es ist sehr wahrschein-
lich, dass die Acetylierung von Histonen eine Voraussetzung für die Aktivierung vieler Gene ist. Die
Acetylierung von bis zu vier Lysin-Resten in den Histonen H2A, H2B, H3 und H4 wird von Histon-
Acetyl-Transferasen bewerkstelligt; entfernt werden die Acetylgruppen wieder von Histon-Deacetylasen.
Bereits 1964 stellte Vincent Allfrey, Rockefeller University, New York, als erster fest, dass die Histone
H3 und H4, aber auch die beiden anderen Core-Histone in genetisch aktiven Chromatin-Bereichen acety-
liert sind (Allfrey et al. 1964), aber die große Bedeutung der Acetylierung bezüglich der Gen-Aktivierung
wurde erst rund 30 Jahre später klar.
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