Histon H2AX
Synonyme: H2A.X, H2ax
Definition
Das Histon H2AX ist eine Histonvariante des Histons H2A. Da der Einbau und die Aktivierung direkt nach der Durchtrennung beider DNA-Stränge erfolgt, ist seine phosphorylierte Variante der meistverwendete Marker für Doppelstrangbrüche.
Hintergrund
Die DNA ist im Zellkern spiralig um Nukleosomen gewunden. Diese Struktur ist ein Oktamer, gebildet durch H2A-H2B und H3-H4 Dimere. Jedoch besitzen alle Histone weitere Varianten, die ihre kanonischen Histone am Nukleosom ersetzen und die Zugänglichkeit der DNA regulieren können.
Genetik
Struktur
H2AX besitzt das gleiche konservierte Faltungsmotiv der kanonischen Histone, bestehend aus drei α-Helices, die gemeinsam den Nukleosomenkern bilden. H2AX ist sehr eng verwandt mit H2A, nur der C-Terminus von H2AX ist 14 Aminosäuren länger.
Funktion
Der Anteil von H2AX im Chromatin beträgt 2-25%. Nach einem Doppelstrangbruch bindet der MRN-Komplex direkt an die offenen Strangbrüche. Dies führt zur Rekrutierung der Kinase ATM. Neben zahlreichen anderen Substraten wird auch H2AX phosphoryliert. Um die phosphorylierte Variante deutlich abzugrenzen, wird sie auch als γ-H2ax bezeichnet. Es werden jedoch nicht nur Nukleosomen in unmittelbarer Nähe zur Beschädigung aktiviert, sondern das Signal kann sich auf mehrere Millionen Basenpaare weit entfernte Stellen auswirken.
Obwohl γ-H2ax auch direkt an der Rekrutierung von DNA-Reparaturproteinen beteiligt ist, kann die Doppelstrangreparatur auch ohne γ-H2AX stattfinden, jedoch deutlich ineffizienter. γ-H2AX scheint eher die Antwort auf Doppelstrangbrüche zur modulieren und das Signal zu verstärken.
Wie H2AX nach der Reparatur des Doppelstrangbruchs deaktiviert wird, ist noch nicht abschließend geklärt. Zwar konnte gezeigt werden, dass beispielsweise die Phosphatase PP2A die Phosphorylierung von Serin 139 entfernt, jedoch verschwindet das Signal ebenfalls in Organismen mit defekter PP2A.[2]
Verwendung in der Labormedizin
γ-H2ax bildet nach Aktivierung klar unterscheidbare Foci in der Nähe von Doppelstrangbrüchen. Die Phophorylierung an Serin 139 kann durch Antikörper detektiert werden. Dies erlaubt den Verlauf und die Reparatur eines Doppelstrangbruchs zu verfolgen. Da ein Doppelstrangbruch zu einem Focus führt, erlaubt dies eine Quantifizierung. Jedoch führen auch andere Beschädigung, wie eine blockierte Replikationsgabel, ebenfalls zur Aktivierung von H2AX. Jeder Doppelstrangbruch hat also eine γ-H2AX Aktivierung zur Folge, aber nicht alle γ-H2AX-Foci sind zwangsweise durch Doppelstrangbrüche entstanden.[3]
Die γ-H2AX Aktivierung kann schon nach wenigen Sekunden nach einem Doppelstrangbruch detektiert werden. Der Höhepunkt dieses Signales wurde nach 30 Minuten gemessen.[4]
Quellen
- ↑ https://www.ncbi.nlm.nih.gov/gene/3014
- ↑ Kinner, Andrea et al. “Γ-H2AX in Recognition and Signaling of DNA Double-Strand Breaks in the Context of Chromatin.” Nucleic Acids Research 36.17 (2008): 5678–5694. PMC. Web. 2 Feb. 2018.
- ↑ Kuo, L. J. & Yang, L. X. Gamma-H2AX - a novel biomarker for DNA double-strand breaks. In Vivo 22, 305-309 (2008).
- ↑ Kinner, Andrea et al. “Γ-H2AX in Recognition and Signaling of DNA Double-Strand Breaks in the Context of Chromatin.” Nucleic Acids Research 36.17 (2008): 5678–5694. PMC. Web. 2 Feb. 2018.