Les histones són un component dels nuclis cel·lulars. La seva presència és un tret distintiu entre els organismes unicel·lulars (els bacteris) i organismes pluricel·lulars (humans, animals o plantes). Només hi ha poques soques bacterianes proteïnes que són similars a les histones. L’evolució ha produït histones per tal d’acomodar millor i més eficaçment la llarga cadena d’ADN, també anomenada material genètic, a les cèl·lules dels organismes superiors. Això es deu al fet que si el genoma humà estigués enrotllat, tindria una longitud d’uns 1-2 m en total, depenent de l’etapa cel·lular en què es trobi una cèl·lula.
Què són les histones?
En els organismes més desenvolupats, les histones es troben als nuclis de les cèl·lules i tenen un alt contingut en càrrega positiva aminoàcids (principalment lisina i arginina). Histona proteïnes es divideixen en cinc grups principals: H1, H2A, H2B, H3 i H4. Entre diferents organismes, les seqüències d’aminoàcids dels quatre grups H2A, H2B, H3 i H4 difereixen poc, mentre que hi ha més diferències per a H1, una histona d’unió. Al vermell nucleat sang cèl·lules d’ocells, fins i tot H1 és completament substituït per un altre grup important d’histones, anomenat H5. L’alt grau de similitud de seqüències en la majoria de les histones proteïnes significa que en la majoria dels organismes el "embalatge" de l'ADN es produeix de la mateixa manera, i que l'estructura tridimensional resultant és igualment eficaç per a la funció de les histones. Així, en el transcurs de l’evolució, el desenvolupament de les histones es degué produir molt aviat i s’havia mantingut d’aquesta manera, fins i tot abans que els mamífers o els humans evolucionessin.
Anatomia i estructura
Una vegada una nova cadena d'ADN de l'individu bases (anomenats nucleòtids) es forma en una cèl·lula, ha de ser "empaquetada". Per fer-ho, les proteïnes històniques es dimeritzen, cadascuna de les quals forma dos tetramers. Finalment, un nucli d’histones consta de dos tetramers, l’octàmer d’histones, al voltant del qual s’embolica la cadena d’ADN i penetra parcialment. Per tant, l'octàmer d'histona es troba en l'estructura tridimensional de la cadena d'ADN enrotllada. Les vuit proteïnes de les histones amb l’ADN que les envolta formen el complex general d’un nucleosoma. La regió d’ADN entre dos nucleosomes s’anomena ADN enllaçant i comprèn uns 20-80 nucleòtids. L’ADN de l’enllaçador és responsable de “l’entrada” i la “sortida” de l’ADN a l’hitàmer de la histona. Per tant, un nucleosoma consta d'aproximadament 146 nucleòtids, una porció d'ADN vinculant i vuit proteïnes històniques, de manera que els 146 nucleòtids s'envolten al voltant de la histona octàmer 1.65 vegades. A més, cada nucleosoma s’associa amb una molècula H1, de manera que els llocs d’entrada i sortida de l’ADN es mantenen units per la histona enllaçant, augmentant la compacitat de l’ADN. Un nucleosoma fa uns 10 a 30 nm de diàmetre. Es formen molts nucleosomes cromatina, una llarga cadena d’ADN-histona que sembla una cadena de perles sota el microscopi electrònic. Els nucleosomes són les "perles" que estan envoltades o connectades per l'ADN semblant a una cadena. Un bon nombre de proteïnes que no són histones donen suport a la formació dels nucleosomes individuals o del conjunt cromatina, que finalment forma l’individu cromosomes quan una cèl·lula s’ha de dividir. Cromosomes són el tipus màxim de condensació de cromatina i són visibles mitjançant microscòpia òptica durant la divisió nuclear d'una cèl·lula.
Funció i tasques
Com s’ha esmentat anteriorment, les histones són proteïnes bàsiques amb càrrega positiva, de manera que interactuen amb l’ADN carregat negativament per atracció electrostàtica. L'ADN "envolta" els octàmers d'histones de manera que l'ADN es fa més compacte i s'adapta al nucli de cada cèl·lula. En aquest procés, l’H1 té la funció de compactar l’estructura de cromatina superordinada i, en general, impedeix la transcripció i, per tant, la traducció, és a dir, la traducció d’aquesta porció d’ADN a proteïnes mitjançant un ARNm. Segons si la cèl·lula està "en repòs" (interfase) o es divideix, la cromatina està menys o més condensada, és a dir, empaquetada. En interfase, grans porcions de cromatina estan menys condensades i, per tant, es poden transcriure a ARNm, és a dir, llegir-les i després traduir-les a proteïnes. Així, les histones regulen el general activitat de gens individuals als seus voltants i permeten la transcripció i la formació de cadenes d’ARNm. Quan una cèl·lula entra a la divisió cel·lular, l’ADN no es tradueix en proteïnes, sinó que es distribueix uniformement entre les dues cèl·lules filles que es formen. Per tant, la cromatina està molt condensada i estabilitzada addicionalment per les histones cromosomes es fan visibles i es poden distribuir a les cèl·lules que es formen recentment amb l'ajut de moltes altres proteïnes que no són histones.
Malalties
Les histones són essencials en la formació d’un nou ésser viu. Si, a causa de mutacions en els gens de les histones, no es poden formar una o més de les proteïnes de la histona, aquest organisme no és viable i el desenvolupament posterior s’acaba prematurament. Això es deu principalment a l’alta conservació de seqüències d’histones. No obstant això, se sap des de fa temps que en nens i adults amb diversos malignes cervell tumors, es poden produir mutacions en els diversos gens de les histones de les cèl·lules tumorals. Especialment en els anomenats gliomes, s'han descrit mutacions en els gens de les histones. També s’han descobert peces finals cromosòmiques allargades en aquests tumors. Aquests, anomenats telòmers, les seccions finals dels cromosomes són normalment responsables de la longevitat dels cromosomes. En aquest context, sembla que allargat telòmers en els tumors amb mutacions d'histones, donen a aquestes cèl·lules degenerades un avantatge de supervivència. Mentrestant, altres tipus de càncer se sap que tenen mutacions en els diversos gens de les histones i, per tant, produeixen proteïnes de les histones mutades que no realitzen les seves tasques reguladores o ho fan només de manera deficient. Aquests descobriments s’utilitzen actualment per desenvolupar formes de teràpia per a tumors particularment malignes i agressius també.
