Kas ir histona acetilēšana?

Histona acetilēšana ir process, kurā histona proteīna galam tiek pievienota acetilgrupa. Histona olbaltumvielas ir lielas olbaltumvielas, ko parasti dēvē par “krellītēm”, kurām ir svarīga loma dezoksiribonukleīnskābes (DNS) kondensācijā un atslābināšanā, tādējādi transkripcijai un translācijai tiek pakļauti dažādi gēni. Aceilēšana notiek uz lizīna atlikumiem histona proteīnu N-galā un noņem pozitīvo lādiņu no proteīniem. Pozitīvā lādiņa samazināšana padara olbaltumvielas mazāk piesaistītas negatīvi lādētajai DNS, tādējādi atslābinot DNS no ciešajām spirālēm ap proteīnu. Un otrādi, kad acetilēšana tiek mainīta vai deacetilēta, tagad pozitīvi lādētie histoni piesaista negatīvi lādēto DNS atpakaļ spolēs, padarot gēnus šajās spolēs nepieejamus.

Piekļuves gēniem atļaušana un ierobežošana ar histona acetilēšanu ir svarīga šūnās, jo tā ļauj regulēt gēnu produktus šajās šūnās. Ja visa DNS būtu pastāvīgi atslābināta, visus gēnus organismā varētu transkribēt uzreiz, kas neļautu šūnām diferencēties noteiktos veidos, piemēram, ādā, muskuļos vai kaulos. No otras puses, ja visa DNS būtu pastāvīgi satīta, nebūtu iespējams nolasīt nevienu gēnu, kas nozīmētu, ka nepastāvētu proteīni un, iespējams, arī šūnas. Turklāt, ja visa DNS būtu atslābināta, tā nekad nevarētu ietilpt šūnā, jo šūnas ir mikroskopiskas un vidējā DNS virkne ir garāka par 6 pēdām. Bez gēnu regulēšanas ar histona acetilēšanu dzīvība uz Zemes varētu vispār nepastāvēt.

DNS, ko kondensē histona acetilēšana, sauc par hromatīnu, un lielākā daļa DNS attiecīgajā šūnā atrodas šajā ļoti saritinātā stāvoklī. Hromatīna daudzums šūnā ir tieši saistīts ar enzīmiem šūnā, ko sauc par acetilāzēm, kas modificē histonus. Jo vairāk histoni tiek acetilēti, jo vairāk hromatīns atslābina un jo vairāk histoni tiek deacetilēti, jo vairāk hromatīna kondensējas. Šo līdzsvarošanas darbību ne vienmēr veic individuāli, jo katrs acetilētais histons izraisa citu histonu, kas tiek deacetilēts. Acetilēšana un dezacetilēšana ir dinamiska un notiek tur, kur tās ir vajadzīgas, pamatojoties uz dažādiem vides faktoriem un izraisītājiem.

Maldinoši vienkāršajam histona acetilēšanas procesam ir liela ietekme uz visu šūnu darbību gan struktūras, gan funkciju ziņā. Bez šī procesa šūnām būtu grūti regulēt un koordinēt neskaitāmus iekšējos mehānismus, kas ir būtiski dzīvībai. Katra organisma šūna, sākot no baktērijām līdz cilvēkiem, ir atkarīga no tā.