H4K5ac je epigenetička modifikacija proteina za pakovanje histona H4 u DNK. To je oznaka koja ukazuje na acetilaciju na 5. lizinskom ostatku proteina histona H4. H4K5 je najbliži lizinski ostatak N-terminalnom repu histona H4. Obogaćen je na mjestu početka transkripcije (TSS) i duž genskih tijela. Acetilacija histona H4K5 i H4K12ac je obogaćena na centromerama.
Nomenklatura H4K5ac ukazuje na acetilaciju lizina 5 na proteinskoj podjedinici histona H4:
Skraćenica ZnačenjeH4 Porodica histona H4 K Standardna skraćenica za lizin 5 Položaj aminokiselinskog ostatka (računajući od N-kraja) acAcetil grupa
Histonske modifikacije
Genomska DNK ćelija eukariota je omotana oko posebnih proteinskih molekula poznatih kao histoni. Kompleksi formirani petljom DNK poznati su kao hromatin. Osnovna strukturna jedinica hromatina je nukleosom: sastoji se od jezgarnog oktamera histona (H2A, H2B, H3 i H4) kao i linkerskog histona i oko 180 baznih parova DNK. Ovi jezgarni histoni su bogati ostacima lizina i arginina. Karboksilni (C) terminalni kraj ovih histona doprinosi interakcijama histon-histon, kao i interakcijama histon-DNK. Nabijeni repovi amino (N) terminala su mjesto posttranslacijskih modifikacija, kao što je ona viđena u H3K36me3.
Histon H4 Modifikacije H4 nisu toliko poznate kao kod H3, a H4 ima manje varijacija koje bi mogle objasniti njihovu važnu funkciju.
H4K5ac
H4K5 je acetiliran pomoću TIP60 i CBP/p300 proteina. CAP/p300 hromatinom otvorenog mjesta početka transkripcije, acetiliranjem histona. H4K5ac je također uključen u Epigenetičko barkodiranje koje omogućava da se obrasci ekspresija gena vjerno prenesu na ćelije kćeri tokom mitoza. Važni geni specifični za ćelijski tip su označeni na neki način koji ih sprječava da budu zbijeni tokom mitoze i osigurava njihovu brzu transkripciju. Čini se da H4K5ac prima gene zavisne od aktivnosti eksprimiranih tokom učenja.
Acetilacija i deacetilacija lizina
thumb|400px|Acetilacija lizina
Proteini se obično acetiliraju na ostacima lizina i ova reakcija se oslanja na acetil-koenzim A kao donora acetilne grupe. U acetilacioji i deacetilaciji histona, histonski proteini se acetiliraju i deacetiliraju na lizinskim ostacima u N-terminalnom repu kao dio regulacije gena. Tipski, ove reakcije kataliziraju enzimom sa histon-acetiltransferazom (HAT) ili histon-deacetilaznom (HDAC) aktivnošću, iako HAT i HDAC mogu modificirati status acetilacije nehistonskih proteina.
Regulacija faktora transkripcije, efektorskih proteina, molekulskih šaperon a i proteina citoskeleta acetilacijom i deacetilacijom je značajan posttranslacijski regulatorni mehanizam Ovi regulatorni mehanizmi su analogni fosforilaciji i defosforilaciji djelovanjem kinaza i fosfataza. Ne samo da stanje acetilacija proteina može modificirati njegovu aktivnost, već ova posttranslacijska modifikacija također može biti unakrsna sa fosforilacijama, metilacijama, ubikvitinacijama, sumoilacijom i drugim za dinamičku kontrolu ćelijske signalizacije.
Epigenetičke implikacije
Posttranslacijske modifikacije histonskih repova bilo kompleksima za modifikaciju histona ili kompleksima za remodeliranje hromatina se tumače u ćeliji i dovode do složenog, kombinatornog transkripcijskog izlaza. Smatra se da histonski kod diktira ekspresiju gena kompleksnom interakcijom između histona u određenoj regiji. Dosadašnje razumijevanje i interpretacija histona dolazi iz dva projekta velikih razmjera: ENCODE i Epigenomska mapa puta (roadmapa). Svrha epigenomske studije bila je istraživanje epigenetičkih promjena u cijelom genomu. Ovo je dovelo do stanja hromatina koja definiraju genomske regije grupisanjem interakcija različitih proteina i/ili histonskih modifikacija zajedno. Stanja hromatina istraživana su u ćelijama Drosophila, posmatranjem lokacije vezivanja proteina u genomu. Korištenje ChiP-sekvenciranja otkrilo je regije u genomu koje karakteriziraju različite trake. I kod pripaadnika roda Drosophila profilisani su različiti razvojni stadiji, a naglasak je stavljen na relevantnost modifikacije histona. Uvid u dobijene podatke doveo je do definicije stanja hromatina na osnovu modifikacija histona.
Ljudski genom označen je stanjima hromatina. Ova označena stanja mogu se koristiti kao novi načini za označavanje genoma neovisno o sekvenci genoma u osnovi. Ova nezavisnost od sekvence DNK pojačava epigenetjčku prirodu histonskih modifikacija. Stanja hromatina su takođe korisna u identifikaciji regulatornih elemenata koji nemaju definisanu sekvencu, kao što su pojačivači. Ovaj dodatni nivo napomene omogućava dublje razumijevanje regulacije gena specifične za ćeliju.
Metodi
Acetilacija histonske marke može se otkriti na različite načine:
1. Sekvenciranje hromatinskom imunoprecipitacijom (ChIP-sekvenciranje) mjeri količinu obogaćivanja DNK kada se jednom veže za ciljani protein i imunoprecipitira. Rezultat je dobra optimizacija i koristi se in vivo za otkrivanje vezivanja DNK-proteina u ćelijama. ChIP-Seq se može koristiti za identifikaciju i kvantificiranje različitih fragmenata DNK za različite histonske modifikacije duž genomske regije.
2. Sekvenciranje mikrokoknih nukleaza (MNaza-seq) koristi se za istraživanje regiona koji su vezani dobro pozicioniranim nukleosomima. Upotreba enzima mikrokokne nukleaze koristi se za identifikaciju pozicioniranja nukleosoma. Vidi se da dobro pozicionirani nukleosomi imaju obogaćene sekvence.
3. Test za sekvenciranje hromatina dostupnog transpozazi (ATAC-seq) koristi se za ispitivanje regija koje su bez nukleosoma (otvoreni hromatin). Koristi hiperaktivni Tn5-transpozon da istakne lokalizaciju nukleosoma.
Klinički značaj
H4K5ac je umiješan u upalnu bolest crijeve i Crohnovu bolest.
Također pogledajte Histon-acetiltransferaza
Reference
Kategorija:Epigenetika Kategorija:Posttranslacijske modifikacije