Históny sú súčasťou bunkových jadier. Ich prítomnosť je charakteristickým znakom jednobunkových organizmov (baktérie) a mnohobunkové organizmy (ľudia, zvieratá alebo rastliny). Iba veľmi málo bakteriálnych kmeňov vlastní proteíny ktoré sú podobné histónom. Evolúcia vyprodukovala históny, aby sa lepšie a efektívnejšie prispôsobilo veľmi dlhému reťazcu DNA, ktorý sa tiež nazýva genetický materiál, v bunkách vyšších organizmov. Je to tak preto, že ak by bol ľudský genóm odvinutý od seba, bol by celkom asi 1-2 m dlhý, v závislosti od toho, v ktorej bunkovej fáze sa bunka nachádza.
Čo sú históny?
Vo viac rozvinutých organizmoch sa históny nachádzajú v jadrách buniek a majú vysoký pozitívny náboj aminokyseliny (prevažne lyzín a arginín). Histón proteíny sú rozdelené do piatich hlavných skupín - H1, H2A, H2B, H3 a H4. Medzi rôznymi organizmami sa aminokyselinové sekvencie štyroch skupín H2A, H2B, H3 a H4 líšia len málo, zatiaľ čo existuje viac rozdielov pre H1, spojovací histón. V jadrovej červenej krv bunkách vtákov je H1 dokonca úplne nahradený ďalšou hlavnou histónovou skupinou nazývanou H5. Vysoký stupeň podobnosti sekvencií vo väčšine histónov proteíny znamená, že vo väčšine organizmov sa „obal“ DNA vyskytuje rovnakým spôsobom a výsledná trojrozmerná štruktúra je rovnako účinná pre funkciu histónov. V priebehu evolúcie teda muselo dôjsť k vývoju histónov veľmi skoro a bolo ich treba udržiavať týmto spôsobom, dokonca aj predtým, ako sa vyvinuli cicavce alebo ľudia.
Anatómia a štruktúra
Raz nový reťazec DNA jednotlivca základy (nazývané nukleotidy) sa tvorí v bunke a musí byť „zabalený“. Za týmto účelom dochádza k dimerizácii histónových proteínov, z ktorých každý potom vytvára dva tetraméry. Nakoniec je histónové jadro zložené z dvoch tetramérov, histónového oktaméru, okolo ktorých sa reťazec DNA obaľuje a čiastočne preniká. Histónový oktamér je teda v trojrozmernej štruktúre v navinutom vlákne DNA. Osem histónových proteínov s DNA okolo nich vytvára celkový komplex nukleozómu. Oblasť DNA medzi dvoma nukleozómami sa nazýva linkerová DNA a obsahuje asi 20 - 80 nukleotidov. Linkerová DNA je zodpovedná za „vstup“ a „výstup“ DNA do histónového oktaméru. Nukleozóm teda pozostáva z približne 146 nukleotidov, časti spojovacej DNA a ôsmich histónových proteínov, takže 146 nukleotidov sa obklopuje histónovým oktamérom 1.65-krát. Ďalej je každý nukleozóm spojený s molekulou H1, takže vstupné a výstupné miesta DNA sú držané pohromade spojovacím histónom, čo zvyšuje kompaktnosť DNA. Nukleozóm má priemer asi 10 - 30 nm. Vzniká veľa nukleozómov chromatín, dlhý reťazec DNA-histón, ktorý pod elektrónovým mikroskopom vyzerá ako reťazec guľôčok. Nukleozómy sú „guľôčky“, ktoré sú obklopené alebo spojené reťazcovitou DNA. Pomerne veľa nehistónových proteínov podporuje tvorbu jednotlivých nukleozómov alebo celku chromatín, ktorá nakoniec formuje jednotlivca chromozómy keď sa má bunka rozdeliť. chromozómy sú maximálnym typom kondenzácie chromatín a sú viditeľné svetelnou mikroskopiou počas jadrového delenia bunky.
Funkcia a úlohy
Ako bolo uvedené vyššie, históny sú základné proteíny s pozitívnym nábojom, takže interagujú s negatívne nabitou DNA elektrostatickou príťažlivosťou. DNA „obklopuje“ histónové oktaméry takým spôsobom, že sa DNA stáva kompaktnejšou a zapadá do jadra každej bunky. V tomto procese má H1 funkciu zhutňovania nadradenej chromatínovej štruktúry a obvykle zabraňuje transkripcii a teda translácii, tj translácii tejto časti DNA na proteíny pomocou mRNA. V závislosti od toho, či bunka „odpočíva“ (medzifáza) alebo sa delí, je chromatín menej alebo viac kondenzovaný, tj. Zabalený. V medzifáze sú veľké časti chromatínu menej kondenzované, a preto sa môžu transkribovať do mRNA, tj čítať a neskôr prekladať do proteínov. Históny teda regulujú gen aktivitu jednotlivých génov v ich okolí a umožňujú transkripciu a tvorbu vlákien mRNA. Keď bunka vstúpi do bunkového delenia, DNA sa neprekladá na bielkoviny, ale je distribuovaná rovnomerne medzi dve dcérske bunky, ktoré sa tvoria. Preto je chromatín vysoko kondenzovaný a navyše stabilizovaný histónmi chromozómy stanú sa viditeľnými a môžu sa distribuovať do novo sa formujúcich buniek pomocou mnohých ďalších nehistónových proteínov.
Choroby
Históny sú nevyhnutné pri formovaní novej živej bytosti. Ak z dôvodu mutácií v histónových génoch nemožno vytvoriť jeden alebo viac histónových proteínov, tento organizmus nie je životaschopný a ďalší vývoj je predčasne ukončený. Je to hlavne z dôvodu vysokej sekvenčnej konzervácie histónov. Už nejaký čas je však známe, že u detí a dospelých s rôznymi zhubnými nádormi mozog nádory, môžu sa vyskytovať mutácie v rôznych histónových génoch nádorových buniek. Najmä v tzv gliómamiboli opísané mutácie v génoch histónu. V týchto nádoroch boli tiež objavené predĺžené koncové časti chromozómu. Tieto, tzv teloméry, koncové časti chromozómov sú zvyčajne zodpovedné za životnosť chromozómov. V tejto súvislosti sa zdá, že pretiahnutý teloméry v nádoroch s mutáciami histónu dáva týmto degenerovaným bunkám výhodu prežitia. Medzitým iné druhy rakovina Je známe, že majú mutácie v rôznych génoch histónu, a tak produkujú mutované proteíny histónu, ktoré neplnia svoje regulačné úlohy alebo ich robia len slabo. Tieto zistenia sa v súčasnosti používajú na vývoj foriem terapie aj pre zvlášť zhubné a agresívne nádory.
