Histony są rdzeniem, na który nawinięta jest nić kwasu deoksyrybonukleinowego. Niedawno odkryto, że histony mogą ulegać modyfikacjom, co sprawia, że sposób ujawniania informacji genetycznej może być zmienny. Są plany wykorzystania tego procesu w tworzeniu nowych leków, m.in. antynowotworowych.

Histony – czym są?

Każda z komórek, mimo pełnienia innej funkcji w jądrze, zawiera identyczny materiał genetyczny. Materiał genetyczny uformowany jest w chromosomy, które składają się z nici DNA, czyli kwasu deoksyrybonukleinowego. Na nim zakodowane są informacje o kolorze oczu, czy włosów, a także predyspozycje do chorób. DNA składa się z nukleotydów – cytozyny, adeniny, guaniny i tyminy, które w odpowiedni sposób układają się naprzemiennie w 2 nici, pasujące do siebie, co tworzy konkretną informację genetyczną.

Histony to małe białka o odczynie zasadowym, na których nawinięte są nici DNA. Stanowią rdzeń, szpulkę na tę najważniejszą nić w żywym organizmie. Razem z kwasem deoksyrybonukleinowym tworzą chromatynę oraz jej jednostki, zwane nukleosomami. Dzięki histonom długie nici kodu genetycznego mogą zostać upakowane na małej powierzchni. Sposób upakowania chromatyny na histonach jest odpowiedzialny za decydowanie o ekspresji genów.

Polecamy: Badania na obecność genu BRCA. Kto powinien się przebadać?

Wyróżnia się 5 rodzajów białek histonowych: H2A, H2B, H3 i H4 oraz H1. Histon H1 jest największy, zwany czasem histonem łącznikowym, jest jednocześnie najbardziej zmiennym histonem. Histony H2A, H2B, H3 i H4 tworzą rdzeń nukleosomów. Końce histonów mogą ulegać modyfikacji, odcinki znajdujące się w ich środku zazwyczaj nie zmieniają się nawet po wielokrotnym przepisywaniu informacji genetycznej. Modyfikacja ta polega na dołączaniu cząstek biochemicznych i może to być: acetylacja (podstawienie atomu wodoru grupą acetylową, wywodzącą się z kwasu octowego), metylacja (przyłączanie grup metylowych do zasad azotowych nukleotydów), fosforylacja (przyłączanie reszt fosforanowych), ubikwitynacja (unieczynnianie białek za pomocą przyłączenia innego białka – ubikwityny) i inne.

Warto przeczytać: Zasady dziedziczenia Alzheimera. Jakie jest prawdopodobieństwo?

Co można wyczytać z badań genetycznych? Zobaczcie na filmie:

Histony – funkcja

Jak już wyżej wspomniano, histony pełnią funkcję rdzenia, na którym nawinięta jest informacja genetyczna. Oprócz tego odpowiadają za zmiany epigenetyczne w organizmie. Biorą udział w modyfikacji potranslacyjnej, kiedy to przy podziałach komórek następuje przepisywanie i kopiowanie informacji genetycznej.

Epigenetyka to nauka zajmująca się modyfikacją realizacji genów w organizmie, zmian w ich odczytywaniu. Można powiedzieć, że epigenetyka to drugi kod, kontrolujący ten pierwszy – genetyczny. Stanowi niejako zabezpieczenie przed ujawnieniem się niektórych genów. Oznacza to, że nie tylko geny jako struktura chemiczna odpowiadają za zachorowanie na konkretne choroby lub nasze zachowanie. Można także wywołać lub zapobiec wystąpieniu niektórych cech zaprogramowanych genetycznie przez zmiany w odczytywaniu tych informacji. Może zostać ona bowiem zmodyfikowana przez substancje, które dołączają się m.in. do histonów i zmieniają ekspresję genów.

Polecamy: Terapia genowa – zastosowanie, zasady przeprowadzania terapii

Histony kontrolują, czy dana zakodowana cecha osobnicza zostanie ujawniona czy nie. Pod wpływem przyczepiających się do histonów rozmaitych substancji, DNA zaczyna słabiej lub mocniej do nich przylegać. Ta część DNA, która mocno wiąże się z histonami (inaczej heterochromatyna), nie jest możliwa do odczytania, natomiast ta nawinięta słabiej pozwala na ujawnienie informacji genetycznej. Dzięki takim modyfikacjom komórki naszego ciała mimo identycznej informacji genetycznej, którą w sobie noszą, różnią się funkcją. To właśnie zmiany w histonach decydują, czy geny w komórce się ujawnią, w zależności od zadania, które ma sprawować komórka. Różne obszary w różnych tkankach ciała są wyciszane. To właśnie zapewnia różnorodność genetyczną w obrębie jednego organizmu.

Aktualnie naukowcy wiążą ogromne nadzieje z modyfikacją epigenetyczną histonów, ponieważ ten proces może mieć zastosowanie w terapii nowotworów czy też w leczeniu innych chorób. Przypuszcza się, że niektóre choroby nie mają podłoża genetycznego, ale epigenetyczne. Obserwując niektóre nowotwory, można zauważyć, że problem w ich powstawaniu tkwi w acetylacji, czyli przyczepianiu się grup acetylowych do histonów. Prowadzone są badania nad lekami, które będą usuwały te grupy, blokując powstawanie komórek nowotworowych w organizmie. Może to być przełomowy krok w medycynie.

Bibliografia:

1) Peter Spork, Drugi kod, przeł. Viktor Grotowicz, Warszawa 2011.

2) Murray R., Biochemia Harpera ilustrowana, PZWL, Warszawa 2017