Istone
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Gli istoni sono proteine cariche positivamente poiché posseggono un gran numero di ammino acidi con catena laterale basica (soprattutto lisina e arginina). Essi interagiscono con il DNA, che è carico negativamente per l'abbondanza di gruppi fosfato, per formare strutture dette nucleosomi. Queste proteine sono tipiche degli organismi eucarioti, anche se alcuni tipi di cellule eucariotiche ne sono prive. Al contrario, sono assenti nei procarioti, eccetto nel gruppo degli Archaea. Gli Istoni sono una delle famiglie di proteine meglio evolutivamente conservate in tutti gli eucarioti.
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[modifica] Tipologie
Esistono cinque tipi di istoni: H1, H2a, H2b, H3, H4. Gli istoni H2a, H2b, H3, H4 formano un ottamero intorno al quale il DNA si avvolge in modo sinistrorso formando un ottamero, chiamato nucleosoma. Il diametro del nucleosoma è di 11 nm, il DNA si avvolge attorno all'ottamero istonico per 1,65 giri, interagendo con gli istoni essenzialmente tramite legami idrogeno: in totale ogni nucleosoma ha quindi 146bp di DNA avvolte intorno. I nucleosomi sono legati tra loro da tratti di DNA chiamato, appunto, DNA linker, la cui lunghezza può variare. I vari nucleosomi uniti dal DNA linker assomigliano ad una collana di perline, e formano la cosiddetta fibra a 30nm. Il ruolo preciso svolto dal linker non è ancora del tutto chiarito.
[modifica] Funzione degli istoni
Il ruolo fondamentale degli istoni è quello di organizzare il DNA, compattandolo e facendo aderire meglio il DNA all'ottamero istonico, in modo tale da consentire alle cellule di conservarlo in un volume ristretto come quello del nucleo.
Una seconda funzione è quella di compattare ulteriormente la cromatina nel suo secondo livello di organizzazione, la fibra da 30 nm di spessore. Questo secondo processo è attuato grazie alle code presenti su entrambi i lati dell'istone H1, tramite queste ciascun istone H1 interagisce con gli istoni H1 dei nucleosomi vicini, avvicinandoli e perciò compattando la cromatina.
Gli istoni ed i nucleosomi da loro formati, non vanno pensati come entità completamente passive con funzioni puramente strutturali. Gli istoni infatti sono soggetti ad un gran numero di modificazioni post-traduzionali, tanto è vero che è ormai evidente l'esistenza di un vero e proprio "codice istonico".
[modifica] Istoni e regolazione genica
Gli istoni sono anche coinvolti nella regolazione genica. Ciascun istone dell'ottamero presenta una lunga coda N-terminale che si estende fuori dal nucleosoma, queste code possono subire numerose modificazioni (es. acetilazione/deacetilazione) che influiscono sulla struttura della cromatina, ad esempio facilitando la trascrizione di un gene oppure contribuendo alla sua inibizione. Esistono ormai molte evidenze che mostrano come molti attivatori della trascrizione posseggano attività istone acetilasica; viceversa, molti repressori paiono possedere attività istone deacetilasica.
La disciplina scientifica che studia le espressioni fenotipiche in cui possono essere coinvolti gli istoni è l'epigenetica
[modifica] Modificazioni
Le modificazioni post-traduzionali che interessano gli istoni possono essere acetilazioni (su residui di lisina), metilazioni (su arginine e lisine), fosforilazioni (su serine e treonine), ubiquitinazioni, sumolizzazioni ed altre. Questo "codice istonico" stabilisce, ad esempio, quali siano le regioni di DNA accessibili dall'apparato trascrizionale, ed è quindi di fondamentale importanza nei meccanismi di regolazione dell'espressione genica.
[modifica] Istoni ed evoluzione
Gli istoni sono fra le proteine eucariotiche più conservate durante il corso dell'evoluzione, la maggior parte dei cambiamenti nella sequenza istonica è infatti letale, il che conferma il loro ruolo fondamentale nel compattamento della cromatina. Inoltre, proprio per questa caratteristica, i geni per gli istoni, e in particolare per l'istone H4, sono tra quelli più utilizzati nelle analisi filogenetiche.
