Histona H2A

A histona H2A é un dos cinco tipos de proteínas histonas que forma parte da estrutura da cromatina das células eucariotas. A histona H2A encóntrase no octámero dos nucleosomas que constitúen a cromatina.^[1] En cada octámero hai dúas copias desta histona, que se asocian á histona H2B.^[2]

Proteína H2AFJ formando parte dun nucleosoma.

Variantes de secuencia

A histona H2A presenta variantes non alélicas.^[3] O termo "histona H2A" é xenérico; entre as súas variantes máis notables, que se diferencian só nuns poucos aminoácidos, están H2A.1, H2A.2, H2A.X, H2A.Z e H2A.Bbd.^[4]

En células diferenciadas cambia a composición de variantes que presentan. Isto foi observado en neuronas en diferfenciación; os cambios na composición de variantes afectan á histona H2A.1, e a única variante que permanece constante durante a diferenciación neural é a H2AZ.^[3] A variante H2AZ intercámbiase coa variante do octámero convencional H2A; esta variante é importante para o silenciamento de xenes.^[5]

Recentes investigaciósn suxiren que a H2AZ se incorpora no nucleosoma usando unha Swr1, que é unha adenosinatrifosfatase relacionada con Swi2/Snf2 que forma parte dun complexo encimático.^[6]

Outra variante de H2A identificada é H2AX. Esta variante ten unha extensión ou cola C-terminal que se utiliza para a reparación do ADN. O método de reparación que emprega esta variante é a unión de extremos non homólogos. Os danos directos ao ADN poden inducir cambios nas variantes de secuencia. Os experimentos realizados con radiación ionizante ligan a γ-fosforilación de H2AX coas roturas de dobre febra no ADN.^[7] En cada rotura de dobre febra está afectada unha gran cantidade de cromatina; e unha resposta aos danos no ADN é a formación de γ-H2AX.

A variante MacroH2A é unha variante que é similar á H2A convencional; está codificada polo xene H2AFY. Esta variante diferénciase da H2A habitual pola adición dun dominio de pregamento na súa cola C-terminal. A MacroH2A exprésase nos cromosomas X inactivos das femias.^[8]

H2A.Bbd (corpo de Barr deficiente) é específica de mamíferos.^[9]

Estrutura

H2A consta dun dominio globular e unha longa cola N-terminal ou C-terminal nos extremos da molécula. Os dominios terminais son o lugar onde se producen as modificacións postraducionais nesta proteína. Ata agora non se identificou ningunha estrutura secundaria na zona da cola. A H2A presenta un pregamento proteico chamado pregamento de histona, que consiste nun dominio central de tres hélices que está conectado por dous bucles. Esta conexión forman un ‘arranxo de aperta de mans’. Denomínase motivo hélice-xiro-hélice, e permite a dimerización coa histona H2B. O pregamento de histona está conservado entre as H2A a nivel estrutural; pero a secuencia xenética que as codifica cambia entre variantes.^[10]

A estrutura da variante macroH2A foi obtida por cristalografía de raios X, e presenta un dominio C-terminal moi longo. O dominio conservado contén unha estrutura de unión ao ADN e un pregamento de peptidase.^[11] A función deste dominio conservado non se coñece. As investigacións suxiren que este dominio conservado pode funcionar como sitio de ancoraxe ou pode tamén funcionar como encima modificante.

Función

Pregamento do ADN.- A H2A é importante no empaquetamento do ADN na cromatina. O empaquetamento afecta á expresión xénica. A H2A foi correlacionada con modificacións do ADN e a epixenética. A H2A xoga un importante papel na determinación da estrutura global da cromatina. Tamén se atopou que a H2A regula a expresión xénica.^[10]

A modificación do ADN pola H2A ocorre no núcleo celular. As proteínas responsables da importación ao núcleo das histonas H2A son as carioferinas e importinas.^[12] Recentes estudos tamén mostran que a proteína 1 da ensamblaxe do nucleosoma tamén se usa para o transporte ao núcleo da H2A para que poida unirse ao ADN. Outras funcións da H2A realízaas a variantre H2A.Z. Esta variante está asociada coa activación de xenes, o silenciamento e supresión de ARN antisentido. Ademais, a H2A.Z en humanos e en céllas de lévedos, foi utilizado para promover o recrutamento da ARN polimerase II.^[13]

Péptido antimicrobiano.- As histonas son proteínas catiónicas eucarióticas conservadas que tamén están implicadas en actividades antimicrobianas. En vertebrados e invertebrados, a histona H2A está implicada na resposta inmune do hóspede ao actuar como péptido antimicrobiano. As H2A son moléculas α-helicoidais, anfipáticas con residuos hidrófobos e hidrófilos en lados opostos que potencian a súa actividade antimicrobiana.^[14]

Xenética

A H2A está codificada por moitos xenes no xenoma humano, incluíndo: H2AFB1, H2AFB2, H2AFB3, H2AFJ, H2AFV, H2AFX, H2AFY, H2AFY2 e H2AFZ. Os patróns xenéticos entre as diferentes moléculas H2A están esencialmente conservados entre as variantes. Hai variabilidade na expresión xénica entre a maquinaria regulatoria que controla a expresión de H2A. Os investigadores estudaron as liñaxes evolutivas eucarióticas das histonas e encontraron unha diversificación entre os xenes regulatorios. As maiores diferenzas observáronse nos motivos de secuencia cis regulatorios dos xenes das histonas do octámero e factores proteicos asociados. A variabilidade na secuencia dos xenes observouse en xenes de bacterias de fungos, plantas e mamíferos.^[10]

Unha variante da proteína H2A é H2ABbd (corpo de Barr deficiente). Esta variante ten unha secuencia xenética diferente á da H2A.^[10] Outras variacións asociadas con H2ABbd están localizadas no seu extremo C-terminal. H2ABbd ten un dominio C-terminal máis curto que a H2A. Os dous dominios C terminais son idénticos nun 48%. A H2ABbd funciona en cromosomas activos. Está ausente nos cromosomas X inactivos (Xi) en fibroblastos. Asociouse tamén coa H4 acetilada.^[15]

As diferentes funcións de H2A.Z con respecto á H2A convencional están correlacionadas con diferenzas xenéticas entre elas. O xene H2A.Z é esencial en lévedos, onde se denomina Htz1. Comparativamente, os vertebrados teñen dous xenes H2A.Z,^[10] chamados H2A.Z1 e H2A.Z2, que dan lugar a proteínas que difiren en tres residuos. Ao principio os investigadores pensaban que estes xenes eran redundantes; porén, cando se creou un mutante H2A.Z1, causou letalidade en mamíferos.^[15] Por tanto, H2A.Z1 é un xene ancestral. Non se identificou a función da variante H2A.Z2. Sábese que é transcrita por mamíferos e a expresión deste xene está conservada entre os mamíferos. Esta conservación suxire que o xene é funcional.^[15] Cando se estudou a H2A.Z en especies de plantas, a proteína difería nalgúns residuos entre especies, e estas diferenzas contribúen á regulación do ciclo celular.^[15] Este fenómeno só se observou en plantas.

Elaboráronse árbores filoxenéticas para mostrar as diverxencias entre as variantes.^[16][17]

Modificación da H2A

As modificacións que sofre a H2A están investigándose actualmente. Na H2A identificáronse sitios de fosforilación de serina. Hai grandes diferenzas nas modificacións que sofren as distintas variantes da H2A. Por exemplo, a H2ABbd carece de residuos modificados que existen na H2A convencional.^[15] Estas diferenzas na modificación fan cambiar a función da H2ABbd comparada coa H2A. A variante H2AX funciona na reparación do ADN. Esta función depende da fosforilación do C-terminal da H2AX,^[7] e só cando a H2AX foi fosforilada, pode funcionar na reparación do ADN. A variante H2A.X tamén difire de H2A nas modificacións. O C-terminal de H2A.X contén un motivo adicional comparado con H2A. O motivo que se engade é Ser-Gln-(Glu/Asp)-(residuo hidrofóbico).^[15] O motivo é fortemente fosforilado no residuo de serina; se ocorre esta fosforilación convértese na variante γH2A.X. A fosforiación ocorre cando hai roturas de dobre febra do ADN.^[15] A modificación das histonas pode ás veces orixinar un cambio de función.