Histon H3
Synonym: H3
Englisch: histone H3
1. Definition
Histon H3, kurz H3, ist eine der fünf Strukturkomponenten des Nukleosoms und gehört zu den Kernhistonen.
2. Funktion
Im Zuge der DNA-Kondensation zu Chromatin wird die negativ-geladene DNA um ein positiv-geladenes Histonoktamer gewunden. Dieses besteht aus je zwei Kopien der Histonproteine H2A, H2B, H3 und H4. Im Inneren des Histonkerns bilden die Histone H3 und H4 ein symmetrisches Heterotetramer, das mit den H2A-H2B-Dimeren interagiert.[1]
3. Varianten
Zu den Varianten von Histon H3 zählen:
H3.1 und H3.2 sind Proteine, die in der S-Phase stark exprimiert werden. Außerdem werden sie während der DNA-Replikation ins Chromatin eingebaut. Im Gegensatz dazu kann die Variante H3.3 sowohl an die DNA-Replikation gekoppelt sein, als auch unabhängig davon in das Chromatin eingebaut werden. CENP-A spielt eine wichtige Rolle beim Aufbau des Kinetochorkomplexes am Zentromer und bei der DNA-Reparatur.[2]
4. Modifikationen
Histon H3 wird an mehreren Positionen durch Methylierungen und Acetylierungen modifiziert. Abhängig von der Position sind diese Modifikationen mit einer Unterdrückung oder Aktivierung der Transkription korreliert.[3] So ist beispielsweise die Methylierung an Lysin 4 (H3K4) eine hoch-konservierte Chromatinmodifikation. Unmethyliertes H3K4 bildet zusammen mit den drei Methylierungsgraden ein quaternäres System der Transkriptionskontrolle. Im Folgenden sind die Funktionen zusammengefasst:[4]
- unmethyliertes H3K4: etabliert ein transkriptionell stilles Heterochromatin und ermöglicht die DNA-Methylierung
- H3K4me1: tritt als Chromatinsignatur von Enhancer-Elementen auf
- H3K4me2: dient dem Transkriptionsgedächtnis (Anpassung der Geschwindigkeit und/oder des Ausmaßes der Transkription, basierend auf vorangehender Transkriptionsaktivität)
- H3K4me3: wird in Verbindung mit transkriptionell aktiven Promotern gebracht, die H3K4me3-Konzentration korreliert mit dem Genexpressionslevel
Nachfolgend sind weitere Histon-H3-Modifikationen aufgelistet:
5. Klinische Relevanz
Dysregulationen der H3K4-Methylierung gehen mit kognitiven Erkrankungen einher. Dazu gehören:[4]
- neurologische Entwicklungsstörungen
- Schizophrenie und andere psychotische Störungen
- substanzbezogene Störungen und Suchterkrankungen
- Opioidbedingte Störungen
Auch die Störung der H3K36-Methylierung führt zur Entstehung von Krankheiten wie Entwicklungsstörungen und Krebs.[5]
6. Quellen
- ↑ Zhou et al. Nucleosome structure and dynamics are coming of age Nature structural & molecular biology 2019
- ↑ Biterge und Schneider Histone variants: key players of chromatin Cell and tissue research 2014
- ↑ Al Aboud et al. Genetics, Epigenetic Mechanism In StatPearls. StatPearls Publishing 2021
- ↑ 4,0 4,1 Collins et al. Histone H3 lysine K4 methylation and its role in learning and memory Epigenetics & chromatin 2019
- ↑ Li et al. Understanding histone H3 lysine 36 methylation and its deregulation in disease Cellular and molecular life sciences 2019