Histoner er en komponent i cellekjerner. Deres tilstedeværelse er et særtrekk mellom encellede organismer (bakterie) og flercellede organismer (mennesker, dyr eller planter). Bare noen få bakteriestammer besitter proteiner som ligner på histoner. Evolusjon har produsert histoner for bedre og mer effektivt å imøtekomme den veldig lange DNA-kjeden, også kalt genetisk materiale, i cellene i høyere organismer. Dette skyldes at hvis det menneskelige genomet ble viklet fra hverandre, ville det være omtrent 1-2 m langt totalt, avhengig av hvilket celletrinn en celle er i.
Hva er histoner?
I mer høyt utviklede organismer finnes histoner i kjernene til celler og har høyt positive ladninger aminosyrer (hovedsakelig lysin og arginin). Histon proteiner er delt inn i fem hovedgrupper - H1, H2A, H2B, H3 og H4. Mellom forskjellige organismer skiller aminosyresekvensene til de fire gruppene H2A, H2B, H3 og H4 seg lite, mens det er flere forskjeller for H1, et koblingshiston. I kjernefarget rødt blod celler av fugler, blir H1 til og med fullstendig erstattet av en annen stor histongruppe, kalt H5. Den høye grad av sekvenslikhet i de fleste histoner proteiner betyr at i de fleste organismer "innpakning" av DNA skjer på samme måte, og den resulterende tredimensjonale strukturen er like effektiv for histonfunksjon. I løpet av evolusjonen må utviklingen av histoner således ha skjedd veldig tidlig og blitt opprettholdt på denne måten, selv før pattedyr eller mennesker utviklet seg.
Anatomi og struktur
En gang en ny DNA-kjede av individ baser (kalt nukleotider) dannes i en celle, den må være "pakket". For å gjøre dette dimeriseres histonproteiner, som hver danner to tetramerer. Til slutt består en histonkjerne av to tetramerer, histonoktameren, rundt hvilken DNA-strengen brytes og delvis trenger inn. Dermed er histonoktameren i den tredimensjonale strukturen i den oppviklede DNA-strengen. De åtte histonproteinene med DNA rundt dem danner det totale komplekset av et nukleosom. DNA-regionen mellom to nukleosomer kalles linker-DNA og omfatter omtrent 20-80 nukleotider. Linker-DNA er ansvarlig for "inngang" og "utgang" av DNA i histonoktameren. Således består et nukleosom av omtrent 146 nukleotider, en linker-DNA-del og åtte histonproteiner, slik at de 146 nukleotidene vikles rundt histonoktameren 1.65 ganger. Videre er hvert nukleosom assosiert med et H1-molekyl, slik at inngangs- og utgangssidene til DNA holdes sammen av linkerhistonet, noe som øker kompaktheten av DNA. Et nukleosom er omtrent 10-30 nm i diameter. Mange nukleosomer dannes kromatin, en lang DNA-histonkjede som ser ut som en streng med perler under elektronmikroskopet. Nukleosomene er "perlene" som er omgitt av eller forbundet med det strenglignende DNA. Ganske mange ikke-histonproteiner støtter dannelsen av de enkelte nukleosomene eller hele kromatin, som til slutt danner individet kromosomer når en celle skal dele seg. Kromosomer er den maksimale typen kondens av kromatin og er synlige ved lysmikroskopi under kjernedeling av en celle.
Funksjon og oppgaver
Som nevnt ovenfor er histoner basiske proteiner med en positiv ladning, så de samhandler med negativt ladet DNA ved elektrostatisk tiltrekning. DNA "vikler" histonoktamerene på en slik måte at DNA blir mer kompakt og passer inn i kjernen til hver celle. I denne prosessen har H1 den funksjonen å komprimere den overordnede kromatinstrukturen og forhindrer vanligvis transkripsjon og dermed translasjon, dvs. oversettelse av denne DNA-delen til proteiner via et mRNA. Avhengig av om cellen "hviler" (mellomfase) eller deler seg, er kromatinet mindre eller mer kondensert, dvs. pakket. I mellomfasen er store deler av kromatin mindre kondensert og kan derfor transkriberes til mRNA, dvs. leses og senere oversettes til proteiner. Dermed regulerer histoner gen aktivitet av individuelle gener i deres nærhet og tillater transkripsjon og dannelse av mRNA-tråder. Når en celle går inn i celledeling, blir ikke DNA oversatt til proteiner, men fordeles jevnt mellom de to dattercellene som dannes. Derfor er kromatinet sterkt kondensert og i tillegg stabilisert av histonene kromosomer bli synlig og kan distribueres til de nylig dannende cellene ved hjelp av mange andre ikke-histonproteiner.
Sykdommer
Histoner er essensielle i dannelsen av et nytt levende vesen. Hvis en eller flere av histonproteinene ikke kan dannes på grunn av mutasjoner i histongenene, er ikke organismen levedyktig og videre utvikling avsluttes for tidlig. Dette skyldes hovedsakelig bevaring av histoner med høy sekvens. Imidlertid har det vært kjent i noen tid at hos barn og voksne med forskjellige ondartede hjerne svulster, mutasjoner kan forekomme i de forskjellige histongenene i tumorcellene. Spesielt i såkalt hjernesvulst, mutasjoner i histongenene er beskrevet. Dessuten er langstrakte kromosomendestykker blitt oppdaget i disse svulstene. Disse, kalt telomerer, endeseksjoner av kromosomene er normalt ansvarlige for kromosomens levetid. I denne sammenhengen ser det ut til at den langstrakte telomerer i svulstene med histonmutasjoner gir disse degenererte cellene en overlevelsesfordel. I mellomtiden andre typer kreft er kjent for å ha mutasjoner i de forskjellige histongenene og produserer dermed muterte histonproteiner som ikke utfører sine regulatoriske oppgaver eller gjør det bare dårlig. Disse funnene blir for tiden brukt til å utvikle former for terapi for spesielt ondartede og aggressive svulster også.
