Histon oktamer: Perbedaan antara revisi

Dalam [[biologi molekuler]], sebuah histon oktamer adalah kompleks delapan-[[protein]] yang dapat ditemukan di tengah dari inti partikel [[nukleosom]]. Histon oktamer terdiri dari dua salinan dari keempat protein inti [[histon]] (H2A, H2B, H3, dan H4). Oktamer akan tersusun ketika sebuah tetramer yang mengandung dua salinan dari H3 dan dua salinan dari H4, bergabung menjadi sebuah kompleks dengan dimer H2A/H2B. Setiap histon memiliki ekor ujung-N dan sebuah lipatan histon ujung-C. Setiap komponen kunci tadi berinteraksi dengan [[DNA]] secara unik melalui serangkaian interaksi kimia lemah, termasuk [[ikatan hidrogen]] dan [[jembatan garam]]. Interaksi-interaksi tersebut menjaga DNA dan histon oktamer terasosiasi secara longgar sehingga memungkinkan keduanya untuk berganti posisi atau berpisah sepenuhnya.

Modifikasi [[histon]] [[Modifikasi pascatranslasi|pascatranslasi]] pertama kali diidentifikasi dan dianggap berpotensi memiliki peran sebagai regulator sintesis [[RNA]] pada tahun 1964.<ref name="allfrey">{{cite journal|last=Allfrey|first=VG|author2=Mirsky, AE|date=May 1, 1964|title=Structural Modifications of Histones and their Possible Role in the Regulation of RNA Synthesis.|journal=Science|volume=144|issue=3618|pages=559|doi=10.1126/science.144.3618.559|pmid=17836360}}</ref> Sejak saat itu, teori [[kromatin]] telah berevolusi lebih lanjut. Model subunit kromatin sekaligus gagasan mengenai nukleosom masing-masing lahir pada tahun 1973 dan 1974.<ref name="history 2">{{cite journal|last=Hewish|first=Dean R.|last2=Burgoyne|first2=Leigh A.|author-link2=Leigh Burgoyne|year=1973|title=Chromatin sub-structure. The digestion of chromatin DNA at regularly spaced sites by a nuclear deoxyribonuclease|journal=Biochem. Biophys. Res. Commun.|volume=52|issue=2|pages=504–510|doi=10.1016/0006-291x(73)90740-7|pmid=4711166}}</ref> Richmond dan grup penelitiannya telah berhasil mengungkap struktur kristal dari histon oktamer yang terbungkus DNA dengan resolusi 7 Å7Å pada tahun 1984.<ref name="klug">{{cite journal|last=Klug|author2=Richmond|year=1984|title=Structure of the nucleosome core particle at 7 Å resolution|journal=Nature|volume=311|issue=5986|pages=532–537|bibcode=1984Natur.311..532R|doi=10.1038/311532a0|pmid=6482966|s2cid=4355982}}</ref> Struktur inti kompleks oktamerik kemudian diteliti lagi tujuh tahun kemudian dan berhasil mengungkap struktur kristalnya dalam konsentrasi garam tinggi dengan resolusi 3.1 Å. Walaupun kemiripan sekuens antarinti histon cukup minimal, keempat bagian memiliki elemen berulang yang terdiri dari ''helix-loop-helix'' bernama motif lipatan histon.<ref name="arents">{{cite journal|last=Arents|author2=Burlingame|year=1991|title=The nucleosomal core histone octamer at 3.1 ˚A resolution: a tripartite protein assembly and a left-handed superhelix|journal=PNAS|volume=88|issue=22|pages=10148–52|bibcode=1991PNAS...8810148A|doi=10.1073/pnas.88.22.10148|pmc=52885|pmid=1946434|doi-access=free}}</ref> Selain itu, detail dari interaksi protein-protein dan protein-DNA berhasil diteliti lebih lanjut dengan [[kristalografi sinar-X]] masing-masing pada resolusi 2.8Å dan 1.9 Å di tahun 2000-an.<ref name="Solvent Mediated Interactions in the Structure of the Nucleosome Core Particle at 1.9Å Resolution">{{cite journal|last=Davey|first=Curt A.|author2=Sargent, David F.|author3=Luger, Karolin|author4=Maeder, Armin W.|author5=Richmond, Timothy J.|date=June 2002|title=Solvent Mediated Interactions in the Structure of the Nucleosome Core Particle at 1.9Å Resolution|journal=Journal of Molecular Biology|volume=319|issue=5|pages=1097–1113|doi=10.1016/S0022-2836(02)00386-8|pmid=12079350}}</ref>

Inti histon terdiri dari empat protein bernama H2A, H2B, H3, dan H4 yang semuanya ditemukan di dalam sel. Keempat protein tadi memiliki sekuens [[asam amino]] yang mengandung 20 dan 24% [[lisina]] dan [[arginina]] sementara ukuran proteinnya berkisar antara 11400 dan 15400 [[Dalton (satuan)|dalton]] (cukup kecil, tapi bermuatan sangat positif.)<ref name="watson">{{cite book|last=School|first=James D. Watson, Cold Spring Harbor Laboratory, Tania A. Baker, Massachusetts Institute of Technology, Stephen P. Bell, Massachusetts Institute of Technology, Alexander Gann, Cold Spring Harbor Laboratory, Michael Levine, University of California, Berkeley, Richard Losik, Harvard University ; with Stephen C. Harrison, Harvard Medical|year=2014|title=Molecular biology of the gene|location=Boston|publisher=Benjamin-Cummings Publishing Company|isbn=978-0321762436|edition=Seventh|page=241}}</ref> Kandungan asam amino bermuatan positif yang tinggi memungkinkan mereka untuk berasosiasi dengan DNA yang bermuatan negatif. Heterodimer atau perantara histon terbentuk dari domain lipatan histon. Pembentukan perantara histon dilanjutkan ketika inti histon dipasangkan dengan heterodimer berbentuk sabit yang memiliki simetri semu. Setiap domain lipatan histon terdiri dari 3 bagian ''α-helix'' yang dipisahkan oleh ''loop'' tak beraturan. Domain lipatan histon bertanggung jawab atas pembentukan heterodimer kepala-hingga-kaki dari kedua histon: H2A-H2B dan H3-H4. Namun, histon H3 dan H4 membentuk heterodimer terlebih dahulu, baru kemudian mengalami dimerisasi untuk membentuk sebuah tetramer (H3-H4)₂.<ref name="Structure and dynamic behavior of nucleosomes">{{cite journal|last=Luger|first=Karolin|date=April 2003|title=Structure and dynamic behavior of nucleosomes|journal=Current Opinion in Genetics & Development|volume=13|issue=2|pages=127–135|doi=10.1016/S0959-437X(03)00026-1|pmid=12672489}}</ref> Pembentukan heterodimer ini dimungkinkan oleh [[interaksi hidrofobik]] residu asam amino antara kedua protein.

Masing-masing inti histon, selain domain lipatan histon mereka, juga mengandung ekstensi yang fleksibel dan tidak terstruktur bernama "ekor histon."<ref name="H1">{{cite journal|last=Harshman|first=S. W.|author2=Young, N. L.|author3=Parthun, M. R.|author4=Freitas, M. A.|date=14 August 2013|title=H1 histones: current perspectives and challenges|journal=Nucleic Acids Research|volume=41|issue=21|pages=9593–9609|doi=10.1093/nar/gkt700|pmc=3834806|pmid=23945933}}</ref> Perlakuan terhadap nukleosom menggunakan tripsin protease mengindikasikan bahwa setelah ekor histon dihilangkan, DNA masih bisa terikat erat dengan nukleosom.<ref name="watson3">{{cite book|last=School|first=James D. Watson, Cold Spring Harbor Laboratory, Tania A. Baker, Massachusetts Institute of Technology, Stephen P. Bell, Massachusetts Institute of Technology, Alexander Gann, Cold Spring Harbor Laboratory, Michael Levine, University of California, Berkeley, Richard Losik, Harvard University ; with Stephen C. Harrison, Harvard Medical|year=2014|title=Molecular biology of the gene|location=Boston|publisher=Benjamin-Cummings Publishing Company|isbn=978-0321762436|edition=Seventh|page=241}}</ref> Ekor histon mengalami banyak jenis modifikasi termasuk [[fosforilasi]], [[asetilasi]], serta [[metilasi]] sisa serina, lisina, dan arginina.<ref name="watson3" />

Partikel inti nukleosom merupakan bentuk paling dasar dari kompaksi DNA di [[Eukariota|eukariot]]. Nukleosom terdiri dari histon oktamer yang dikelilingi 146 pasang basa DNA yang membungkus secara superhelikal.<ref name="andrews">{{cite journal|last=Andrews|first=Andrew J.|author2=Luger, Karolin|date=9 June 2011|title=Nucleosome Structure(s) and Stability: Variations on a Theme|journal=Annual Review of Biophysics|volume=40|issue=1|pages=99–117|doi=10.1146/annurev-biophys-042910-155329|pmid=21332355}}</ref>Selain mengkompaksi DNA, histon oktamer juga memiliki peran penting dalam proses transkripsi DNA yang mengelilinginya.histon Histon oktamer berinteraksi dengan DNA melalui kedua inti lipatan histon dan ekor ujung-N-nya. Lipatan histon berinteraksi secara kimiawi dan fisik dengan alur kecil DNA. Penelitian menemukan bahwa histon memiliki kecenderungan berinteraksi dengan bagian yang kaya pasangan A:T dibandingkan bagian kaya pasangan G:C pada alur kecil.<ref name="watson2">{{cite book|last=School|first=James D. Watson, Cold Spring Harbor Laboratory, Tania A. Baker, Massachusetts Institute of Technology, Stephen P. Bell, Massachusetts Institute of Technology, Alexander Gann, Cold Spring Harbor Laboratory, Michael Levine, University of California, Berkeley, Richard Losik, Harvard University ; with Stephen C. Harrison, Harvard Medical|year=2014|title=Molecular biology of the gene|location=Boston|publisher=Benjamin-Cummings Publishing Company|isbn=978-0321762436|edition=Seventh|page=241}}</ref> Ekor ujung-N tidak berinteraksi secara langsung dengan bagian khusus di DNA, melainkan menstabilkan dan memberikan petunjuk bagi DNA yang membungkus oktamer. Namun, interaksi antara DNA dan oktamer bersifat temporer. Kedua elemen dapat dipisahkan secara mudah dan cukup sering selama replikasi dan transkripsi. Proses pemodelan ulang protein tertentu secara terus menerus mengubah struktur kromatin dengan memutus ikatan antara DNA dan nukleosom.