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Gli istoni sono proteine di base presenti nei nuclei (singolare: nucleo) delle cellule. Queste proteine aiutano a organizzare filamenti molto lunghi di DNA, il "blu" genetico di ogni essere vivente, in strutture condensate che possono adattarsi in spazi relativamente piccoli all'interno del nucleo. Pensa a loro come bobine, che consentono a un maggior numero di fili di adattarsi all'interno di un piccolo cassetto di quanto non sarebbe il caso se lunghe lunghezze di filo venissero semplicemente avvolte e lanciate all'interno del cassetto.
Gli istoni non servono semplicemente come impalcature per i filamenti di DNA. Partecipano anche alla regolazione genica influenzando quando determinati geni (cioè lunghezze di DNA associate a un singolo prodotto proteico) vengono "espressi" o attivati per trascrivere l'RNA e, in definitiva, il prodotto proteico che un determinato gene contiene istruzioni per la produzione. Questo è controllato modificando leggermente la struttura chimica degli istoni attraverso i relativi processi chiamati acetilazione e deacetilazione.
Fondamenti dell'istone
Le proteine dell'istone sono basi, il che implica che trasportano una carica netta positiva. Poiché il DNA è caricato negativamente, l'istone e il DNA si associano facilmente tra loro, consentendo il succitato "spooling". Una singola istanza di molte lunghezze di DNA avvolte attorno a un complesso di otto istoni forma quella che viene chiamata a nucleosomi. All'esame microscopico, i successivi nucleosomi su un cromatide (cioè un filamento cromosomico) assomigliano a perline su una corda.
Acetilazione degli istoni
L'acetilazione dell'istone è l'aggiunta di un gruppo acetilico, una molecola a tre atomi di carbonio, a un "residuo" di lisina a un'estremità di una molecola di istone. La lisina è un amminoacido e circa 20 amminoacidi sono i mattoni delle proteine. Questo è catalizzato dall'istone acetone acetiltransferasi (HAT).
Questo processo funge da "interruttore" chimico che aumenta la probabilità che alcuni dei geni vicini sul cromatide vengano trascritti in RNA, mentre altri hanno meno probabilità di essere trascritti. Ciò significa che l'acetilazione del DNA attraverso gli istoni altera la funzione genetica senza modificare effettivamente gli accoppiamenti di base del DNA, un effetto indicato come epigenetica ("epi" significa "sopra"). Ciò si verifica perché i cambiamenti nella forma del DNA espongono più "siti di attracco" per le proteine regolatrici che, in effetti, danno ordini ai geni.
Deacetilazione degli istoni
L'istone deacetylase (HDAC) fa il contrario di HAT; cioè rimuove un gruppo acetilico da una porzione di lisina di istone. Sebbene queste molecole in teoria "competano" tra loro, sono stati identificati alcuni grandi complessi che contengono sia porzioni HAT che HDAC, suggerendo che si verifica una grande messa a punto a livello di DNA e l'aggiunta e la sottrazione di gruppi acetilici.
HAT e HDAC svolgono entrambi ruoli importanti nei processi di sviluppo nel corpo umano e i fallimenti di questi enzimi per essere adeguatamente regolati sono stati associati alla progressione di una serie di malattie, tra cui il cancro.