Histonitietokanta ja ihmisen ominaisuudet

Histonien epigeneettiset markkerit ovat tieteelle vielä melko tuore havainto, mutta tutkimuksia niiden merkityksestä yksilön ominaisuuksiin alkaa jo löytyä. Histonit ovat DNA:n pakkaajaproteiineja, tietynlaisia proteiinisylintereitä, joiden ympärille DNA kiertyy. DNA pakkautuu ns. nukleosomeiksi ja jokainen nukleosomi sisältää kaksi aliyksikköä, jotka on tehty histoneista H2A, H2B, H3 tai H4. Histoni H1 toimii vakauttajahistonina. Histonien aliyksiköissä on ns. histonihäntä (histone tail), johon voi kiinnittyä laaja kombinaatio erityyppisiä epigeneettisiä markkereita, kuten metylaatio-, asetylaatio-, fosforylaatio- , ubikitinaatio-, sumoylaatiomarkkerit jne.

https://www.abcam.com/epigenetics/histone-modifications-a-guide

Histonimarkkerit ohjaavat monia solun tapahtumia, erityisesti proteiinisynteesiä. Niiden tärkein tehtävä on kontrolloida DNA:n transkriptiota joko sulkemalla kromatiini tiukaksi siten, etteivät DNA-jaksot päädy transkriptioon tai avaamalla sitä, jolloin solu lukee DNA:ta transkriptioon. Histonimarkkerit ohjaavat myös vaihtoehtoista silmukointiproseduuria, mikä siis mahdollistaa sen, että solu voi valmistaa jopa kymmeniätuhansia erilaisia proteiineja käyttämällä pohjatiedostona yhtä ja samaa DNA-jaksoa. Transkriptionaalisen säätelyn lisäksi histonitietokanta ohjaa post-translaatiota. Vakavasti otettava tiede löytää histonimarkkereille jatkuvasti uusia, monimutkaisia säätelytehtäviä.

Hakusanat: histone transcription regulation, alternative splicing histone, histone post-translational regulation

Histonien epigeneettisille markkereille on olemassa kirjoittajat (writers), lukijat (readers) sekä pyyhkijät (erasers). Koko histonitietokanta on siis täysin dynaaminen informaatiokirjasto mahdollistaen eliöiden tehokkaan adaptoitumisen muuttuvissa olosuhteissa. Mutta koska kyseessä on vain biologisen informaation säätely, ei tässä tarkkoihin mekanismeihin perustuvassa säätelyssä tapahdu mitään evoluutiota. Laita valot päälle ja sammuta ne, laita taas valot päälle, tapahtuiko evoluutiota? Evoluutiouskovaisten mukaan kyllä, mutta heillä ei olekaan valot päällä.

Vakavasti otettava tiede on löytänyt histonimarkkereille useita säätelytehtäviä, jotka ohjaavat ja vaikuttavat useisiin yksilön ominaisuuksiin. Esim. kallon ja luuston morfologia on histonien deasetylaation säätelemä ominaisuus. Samoin ihmisen pituuskasvu. Mehiläisyhdyskunnassa histonien deasetylaatio kontrolloi sitä, kasvaako toukasta työläinen, kuhnuri vai kuningatar. Histonimarkkerit vaikuttavat sukupuolen määräytymiseen. Miehillä X-kromosomi tulee vaimentaa, jotteivät naiselliset piirteet pääse vallalle. Tästä tehtävästä vastaavat histonien epigeneettiset markkerit. Hiirten karvan väritys on histonimarkkereiden säätelemä ominaisuus. Alkionkehityksessä tapahtuva tarkka transkription ajoitus ja säätely on histonimarkkereiden ohjaama prosessi jne. Tiede löytää jatkuvasti uusia tehtäviä histonimarkkereille. Näyttää jo ilmeiseltä, että histonimarkkerit muodostavat monimutkaisen biologisen tietokannan, joka vaikuttaa ratkaisevasti eliön ominaisuuksiin ja terveyteen.

Koska yksilön ominaisuudet periytyvät, tulee vakavasti otettavan tiedemiehen kysyä, millä mekanismeilla histonien epigeneettiset markkerit voisivat periytyä. Tästäkin löytyy jo tutkimustuloksia. Histonimarkkereiden paikalleenasettamista ohjaavat koodaamattomat RNA-molekyylit, kuten miRNA:t, lncRNA:t, piRNA:t, siRNA:t, rRNA:t ja tRNA:t. Onko siis mahdollista, että vastaavat mekanismit ohjaisivat histonimarkkereiden periytymistä lisääntymisen ja alkionkehityksen aikana? Kyllä. Esim. siemennesteessä on kymmeniätuhansia erilaisia koodaamattomia RNA-molekyylejä, jotka toimittavat epigeneettistä informaatiota alkion soluille. Tästäkin löytyy jo paljon tutkimuksia.

Hakusanat: embryonic cell development histone non coding rna

Evoluutiota ei siis epigeneettisessä kytkennässä tapahdu. Mutta vakavasti otettava tiede on kylläkin havainnut, että kun nukleosomi ja histonin ympärille kiertynyt DNA avautuu transkriptiota varten, altistuu DNA geneettisille virheille, eli mutaatioille. Kaikkia virheitä ei solu korjaa, minkä vuoksi geneettinen rappeutuminen on biologinen fakta.