Кіріспе
Хроматин құрылысына қатысатын бес негізгі гистонның бірі – H4 гистоны. Эукариотты жасушаларда хроматин құрылысында маңызды рөл атқаратын бес негізгі гистонның бірі болып табылады. H4 гистоны негізгі шар тәрізді доменмен және ұзын N-терминалды құйрығымен сипатталады, ол "жіптегі буын" тәрізді құрылымның нуклеосома құрылысына қатысады. Гистон ақуыздары жоғары дәрежеде трансляциядан кейін модификацияланады. Ковалентті байланысқан модификацияларға N-терминалды құйрықтардың ацетилденуі және метилденуі жатады. Бұл модификациялар оның гистон октамерімен байланысты ДНК-дағы гендердің экспрессиясын өзгертуі мүмкін. Гистон H4 хроматиннің құрылымы мен функциясы үшін маңызды ақуыз болып табылады, оның тізбектік варианттары мен модификацияның өзгеретін күйлері гендердің динамикалық және ұзақ мерзімді реттелуінде маңызды рөл атқарады деп саналады.
Histone H4 is one of the five main histone proteins involved in the structure of chromatin in eukaryotic cells. Featuring a main globular domain and a long N terminal tail, H4 is involved with the structure of the nucleosome of the 'beads on a string' organization. Histone proteins are highly post translationally modified. Covalently bonded modifications include acetylation and methylation of the N terminal tails. These modifications may alter expression of genes located on DNA associated with its parent histone octamer. Histone H4 is an important protein in the structure and function of chromatin, where its sequence variants and variable modification states are thought to play a role in the dynamic and long term regulation of genes.
Эволюция
Гистон ақуыздары эукариоттық ақуыздардың ең жақсы сақталғандарының бірі болып табылады. Мысалы, бұршақ пен сиырдың H4 гистонының аминқышқылдық тізбектері 102 позицияның тек 2-сінде ғана ерекшеленеді. Бұл эволюциялық сақталу гистон ақуыздарының функцияларында олардың барлық аминқышқылдарының қатысуын көрсетеді, сондықтан кез келген өзгеріс жасуша үшін зиянды болуы мүмкін. Гистон тізбегінің көп бөлігі өлімге алып келеді; ал қалғандары, өлімге әкелмейтін өзгерістер, ген экспрессиясының өрнегінде өзгерістерге және басқа да бұзылыстарға себеп болады.
Құрылымы
Гистон H4 – 102-ден 135 аминқышқылдары бар ақуыз, ол екі иілгіш байланыспен қосылған үш альфа спиральдарынан тұратын гистон бүктемесі деп аталатын құрылымдық мотивті бөліседі. Гистон ақуыздары H3 және H4 H3H4 димерін құру үшін байланысады, осы H3H4 димерлерінің екеуі тетрамерді құру үшін бірігеді. Бұл тетрамер екі H2aH2b димерімен бірігіп, ықшам гистон октамерлік ядросын құрайды. Адам гистоны H4-тегі варианттар жақында ғана ашылды және өте сирек кездеседі. Патогенді де ново миссенс варианттары алты H4 генінде (HIST1H4C, HIST1H4D, HIST1H4E, HIST1H4F, HIST1H4I, HIST1H4J) барлығы 33 адамда анықталды, олардың барлығы зиякерлік қабілетінің төмендеуі және моторлық және/немесе жалпы дамудың қалыпты деңгейден қалуы сияқты нейробиологиялық даму ерекшеліктерін көрсетті, бірақ неврологиялық емес белгілері әртүрлі болды. Он аминқышқылына әсер етті, олардың алтауы қайталап табылды. Бұл мутациялар H4 ядролық шар тәрізді доменінде (ақуыз-ақуыз өзара әрекеттесуіне қатысады) немесе C-терминалдық құйрығында (посттрансляциялық модификацияға қатысады) орналасқан. Ол адам және егеуқұйрық қан айналымында, сондай-ақ жаңару кезеңіндегі сүйек миында табылады. Қан сарысуында α2M және тағы екі байланыстырушы ақуызбен байланысады, олар толық анықталмаған. Нақты рецептор анықталған жоқ, бірақ оның сүйек регенерациясы функциясына қатысты кейбір сигналдық жолдар анықталды.
Аудармадан кейінгі өзгерістер
Эукариотты организмдер аминоқышқылдық тізбегі жағынан негізгі гистондардан өзгешеленетін, арнайы гистондардың шағын мөлшерін өндіре алады. N-терминалында әртүрлі ковалентті модификацияларға ие осы варианттар гистондарға қосылып, жоғары эукариоттарда ДНК функциясы үшін қажетті әртүрлі хроматин құрылымдарын қалыптастыруға мүмкіндік береді. Мүмкін болатын модификацияларға метилирлеу (моно-, ди- немесе триметилирлеу) және құйрықтағы ацетилирлеу жатады. Гистон метилирлеуі транскрипция, ДНК репликациясы, ДНК зақымдануына жауап беру (оның ішінде жөндеу), гетерохроматин қалыптасу және соматикалық жасушаларды қайта бағдарламалау сияқты түрлі жасушалық функциялармен байланысты. Бұл биологиялық функциялардың ішінде транскрипциялық басу және белсендіру ең көп зерттелгендері.
Ацетилдену
Гистондардың ацетилденуі гетерохроматиннің тығыздығын азайтады деп саналады, себебі ацетилдік топтардың теріс заряды ДНК-ның фосфат тізбегінің оң зарядтарын тебіледі, соның салдарынан гистонның ДНК-ға байланысу қабілеті төмендейді. Бұл гипотеза бірнеше транскрипциялық активатор кешендерінің гистон ацетилтрансферазасы (HAT) активтілігінің табылуымен расталды. Үшіншіден, ол лизиннің оң зарядтарын бейтараптайды. H4K16Ac транскрипциялық активацияда және эвхроматиннің тұрақтандырылуында да маңызды рөл атқарады. Басқа ацетилденулерге K31ac және K79ac жатады.