Убіквітинування гістонів — це ще одна важлива посттранскрипційна модифікація, яка має значний вплив на регуляцію хроматинової структури та активність генів. Цей процес включає приєднання молекули убіквітину (білка, що складається з 76 амінокислот) до певних амінокислотних залишків на гістонах, що в свою чергу змінює фізико-хімічні властивості гістонів і, як результат, впливає на доступність ДНК для транскрипційного апарату.
Основи убіквітинування:
Убіквітин — це маленький білок, який додається до цільових білків через процес, відомий як убіквітинування. Це зазвичай відбувається через ланцюгову форму, де молекули убіквітину можуть приєднуватися одна до одної або безпосередньо до амінокислотних залишків на білку, зокрема на гістоні.
Процес убіквітинування:
- Приєднання убіквітину:
- Убіквітин додається до гістонів через убіквітин-лігази, які каталітично здійснюють приєднання молекул убіквітину до лізинових залишків на хвостах гістонів.
- Розпад убіквітин-мічених білків:
- Найбільш відомою функцією убіквітину є позначення білків для деградації в протеасомі — структурі, що деградує білки, які більше не потрібні клітині або стали пошкодженими. Однак убіквітинування гістонів не завжди веде до деградації — воно також може змінювати їх функцію, не пов’язуючи це з деградацією.
- Модифікація через ланцюгове убіквітинування:
- Убіквітин може бути доданий у вигляді одиничної молекули або створювати ланцюг з кількох молекул убіквітину. Різні типи ланцюгів убіквітину (наприклад, ланцюги через лізин 48 або лізин 63 убіквітину) мають різні функціональні наслідки для гістонів і хроматину.
Роль убіквітинування в регуляції транскрипції:
- Убіквітинування як маркер для репресії транскрипції:
- У деяких випадках убіквітинування гістонів може асоціюватися з репресією транскрипції. Наприклад, H2A може бути убіквітинований на лізині 119, що асоціюється з пригніченням транскрипції генів, таких як ті, що контролюють розвиток або клітинну диференціацію.
- Убіквітинування гістону H2A на лізині 119, відоме як H2Aub (убіквітинований гістон H2A), є важливим маркером репресії транскрипції та стабілізації репресивних комплексів на ДНК.
- Убіквітинування для активації транскрипції:
- У деяких випадках убіквітинування може бути пов’язане з активацією транскрипції. Наприклад, H2B убіквітинований на лізині 120, що може бути асоційовано з активацією транскрипції за допомогою зміни структури хроматину, що дозволяє кращий доступ до ДНК для транскрипційного апарату.
- Регулювання структури хроматину:
- Убіквітинування гістонів може змінювати структуру хроматину. Модифікації убіквітинування можуть сприяти як конденсації хроматину (репресія), так і його «розслабленню» (активація), що змінює доступність генів для транскрипційних факторів.
Приклад: Убіквітинування H2A і H2B
- H2Aub (Убіквітинування H2A):
- Убіквітинування H2A (H2Aub) на лізині 119 є однією з найбільш відомих модифікацій, асоційованих з репресією транскрипції. Це відбувається в результаті взаємодії з репресивними комплексами, такими як PRC1 (Polycomb Repressive Complex 1), що стабілізують репресію генів.
- H2Bub (Убіквітинування H2B):
- Убіквітинування H2B на лізині 120 (H2Bub) асоціюється з активацією транскрипції. Це модифікація відома тим, що вона забезпечує інтерфейс для активації інших транскрипційних регуляторів, що сприяє більш відкритій структурі хроматину.
Зв’язок з іншими модифікаціями:
Убіквітинування часто взаємодіє з іншими типами хроматинових модифікацій, такими як ацетиляція, метилювання та фосфорилювання. Ці модифікації можуть діяти синергічно або взаємно регулювати одна одну, що дозволяє більш точно контролювати доступність генів до транскрипційних факторів і механізмів репарації.
Убіквітинування гістонів є важливою модифікацією, яка може бути як позитивним, так і негативним регулятором транскрипції, залежно від контексту. Це регулювання хроматинової структури дозволяє клітинам точно контролювати експресію генів у відповідь на зовнішні або внутрішні сигнали, а також підтримувати стабільність геному та репарацію пошкодженої ДНК.