5.13 : Disseminação de Modificações da Cromatina

As proteínashistonas nos nucleossomas são modificadas pós-traducionalmente (PTM) para aumentar ou diminuir o acesso ao DNA. As PTMs comumente observadas são metilação, acetilação, fosforilação, e ubiquitinação de aminoácidos lisina na região caudal da histona H3. Estas modificações de histonas têm um significado específico para a célula. Portanto, elas são chamadas de "código de histonas". O complexo proteico envolvido na modificação de histonas é denominado complexo "leitor-escritor".

Escritoras

Escritoras são enzimas que podem causar modificações específicas em histonas. As enzimas escritoras comuns são as metiltransferases de histonas (HMTs) e as acetiltransferases de histonas (HATs). As HMTs adicionam um grupo metilo à cauda da histona, o que aumenta a compactação da cromatina, inibe a transcrição, e ajuda a diferenciar as cadeias recém-sintetizadas da cadeia parental durante a replicação do DNA. As HATs adicionam um grupo acetilo à cauda da histona, o que diminui a compactação da cromatina e permite o acesso ao DNA.

Apagadoras

As PTMs em histonas são reversíveis e podem ser removidas por outro grupo de enzimas chamadas "apagadoras". Apagadoras comuns são a desacetilase de histonas e a demetilase de histonas. Elas removem o grupo acetilo ou metilo da histona e alteram a compactação da cromatina.

Proteínas de barreira

Os complexos leitor-escritor marcam as regiões de eucromatina e heterocromatina da cromatina. A acetilação da lisina na cauda da histona marca a eucromatina, enquanto que a metilação marca a região da heterocromatina. É importante separar a eucromatina rica em genes da heterocromatina pobre em genes, para uma regulação ideal da expressão genética. Em uma cadeia longa de cromatina, as séries de eucromatina e heterocromatina são separadas por sequências de barreira. Estas sequências impedem a propagação da modificação de histonas de várias formas. Por exemplo, as proteínas de barreira podem ligar a cromatina ao poro nuclear e impedir a propagação de heterocromatina.

A atividade aberrante das enzimas escritoras e apagadoras está correlacionada com várias doenças humanas, incluindo Alzheimer, Síndrome de X frágil, e cancro. Na Síndrome do X frágil, o gene FRM1 necessário para o desenvolvimento cognitivo normal está hipermetilado, o que leva ao silenciamento transcricional do gene.