Linkerové histonové varianty H1 - Linker histone H1 variants

Diagram ukazující vazbu linkeru histon H1 na nukleosom

Linker histon H1 je a rodina bílkovin tvořící kritickou složku eukaryotický chromatin. H1 histony se vážou na linker DNA vystupující z nukleosom jádro částice, zatímco jádro histony (H2A, H2B, H3 a H4 ) tvoří oktamerové jádro nukleosomu, kolem kterého je zabalena DNA.^[1]

H1 tvoří komplexní rodinu příbuzných proteinů s odlišnou specificitou pro tkáně, vývojová stadia a organismy, ve kterých jsou exprimovány.^[2] Jednotlivé proteiny H1 se často označují jako izoformy nebo varianty.

Objev variant H1 v brzlíku tele předcházel objevu základních variant histonu.^[3][4]

Evoluční strom eukaryot zobrazující v závorkách počet známých linkerových histonových variant H1 u daného druhu (viz původní data v ^[2])

Lidské linkerové histonové varianty

V lidských a myších buňkách bylo popsáno 11 H1 variant a jsou kódovány jednotlivými geny. Šest z variant je převážně exprimováno během S fáze, a proto závisí na replikaci. Jsou kódovány geny v histonovém klastru 1 umístěném v lidských buňkách na chromozomu 6. Pět dalších variant je exprimováno během celého buněčného cyklu a jejich kódující geny jsou rozptýleny v genomu.

TS - specifické pro varlata, OO - specifické varianty pro oocyty

Vývoj

Histon H1 se silně liší od hlavních histonů. Spíše než z archaálních histonů se pravděpodobně vyvinul z bakteriálního proteinu.^[6] Na rozdíl od jádrových histonů s takzvaným histonovým záhybem mají H1 obvykle krátkou základní N-koncovou doménu, globulární doménu a C-koncovou doménu bohatou na lysin (N- a C-konce jsou také označovány jako ocasy).^[7] H1 jsou také méně konzervované než základní histony. Savčí izoformy H1 jsou paralogy, což znamená, že jejich kódující geny pocházejí z duplikace genů. Odpovídající varianty H1 u dvou různých druhů, jako jsou lidské a myší H1.4, jsou ortology - měly společný gen předků a byly odděleny speciací. U jednoho druhu vykazují paralogní varianty H1 vysokou konzervaci globulární jádrové domény, zatímco N- a C-konce jsou odlišnější. Současně jsou ortology H1 mezi savci vysoce konzervativní napříč celou proteinovou sekvencí, například lidská a myší H1.4 mají 93,6% sekvenční identitu.^[2]

Funkce

Dosud není jasné, do jaké míry mohou být jednotlivé varianty H1 nadbytečné a jaké jsou jejich odlišné funkce. Skutečnost, že mnoho jednotlivých H1 variant knock-outů u myší je životaschopných a vykazuje kompenzaci jinými variantami H1, se zdá podporovat hypotézu redundance.^{[8][9][10][11]} Mnoho důkazů však naznačuje, že pro varianty H1 existují specifické funkce. Například jednotlivé myši s knock-out variantou H1 odhalují specifické fenotypy a odlišné účinky na genovou expresi a strukturu chromatinu.^{[9][10][12][13][14][15]} Různé izotypy také vykazují odlišnou lokalizaci a váží se na chromatin s různými afinitami.^{[16][17][18][19][20][21]}

Proto byl navržen model, podle kterého mají varianty H1 dvě odlišné role, společnou a specifickou:^[2] Jednotlivé proteiny H1 mají nadbytečnou schopnost globálně zhutňovat chromatin a stabilizovat celkově chromatinové struktury vyššího řádu. Takovou společnou roli lze proto v mutantních buňkách kompenzovat zvýšením množství dalších variant H1. Na úrovni lokální organizace chromatinu však mohou jednotlivé varianty regulovat podmnožinu specifických genů negativním i pozitivním způsobem.^[2]

Nomenklatura

V publikacích bylo navrženo a použito více nomenklatur (kolem 12) pro linkerové histonové varianty, což značně komplikuje srovnání napříč studiemi. V roce 1994 Parseghian et al. pokoušeli se vytvořit systém, ve kterém by byla alternativní označení aplikována jednotně na ortology různých druhů savců,^[22] tato nomenklatura však nebyla převzata jinými laboratořemi. V roce 2012 navrhla různorodá skupina vědců z různých institucí po celém světě pracujících na různých aspektech biologie histonů jednotnou nomenklaturu založenou na fylogenezi pro varianty histonů, včetně histonů H1, s cílem vytvořit informativní a snadno vyhledatelné názvy variant histonů.^[5]

Viz také

• histon H1
• histon
• nukleosom
• chromatin

Reference