Histonikoodi on rekisteritietokanta. Se on osoitus suunnittelusta.

Histonit ovat kiekko- tai pallomaisia proteiinirakenteita, eräänlaisia keloja, joiden ympärille DNA kiertyy. Histonit suojaavat DNA:ta sotkeutumiselta ja vaurioitumiselta. Yhden histonikelan ympärillä on lähes 150 DNA-emäsparia. Histonien avulla solu voi pakata DNA-rihmaa erittäin tiiviiksi rakennelmaksi. Ilman pakkaamista, auki vedettynä ihmissolun tumassa olevan DNA-rihman pituus olisi n. 1,8 metriä mutta histonien ympärille kierrettynä ja kromatiiniin pakattuna sen pituus on vain n. 0,09 mm. Pakkaussuhde on siis huikeat 20 000:1.

Histonien avulla solu voi ylläpitää DNA:ta vaimennetussa tilassa pakkaamalla sen erittäin tiiviiksi heterokromatiiniksi, jolloin DNA on tiukasti kiertyneenä histonikelojen ympärille ja histonit ovat aivan vieritysten kiinni toisissaan. Ja vastaavasti, kun solun tulee lukea DNA:ta, avataan rakennetta siten, että histonien keskinäiset välit avautuvat ja DNA on löyhemmin kiertyneenä histonien ympärille, jotta DNA:n lukumekanismit pääsevät lukemaan DNA:ta. Avointa kromatiinirakennetta kutsutaan eukromatiiniksi.

Histonihäntien epigeneettiset merkinnät toimivat biologisen tietokannan tavoin. Toisinaan käytetään myös termiä histonikoodi. Epigeneettisiä merkintöjä on useita eri tyyppejä, joista merkityksiltään tunnetuimpia5 ovat metylaatio, asetylaatio ja fosforylaatio. Glykosylaatio, sumoylaatio ja ubikitinaatio ovat vähemmän tutkittuja markkereita. Tuoreimpia löytöjä ovat sitrullinaatio, isomerisaatio, biotynaatio ja krotonylaatio. Metylaatiota on kolmea eri tyyppistä; monometylaatio, dimetylaatio ja trimetylaatio. Esim. monometylaatio vaikuttaa transkriptiota aktivoivasti kun taas di- ja trimetylaatio useimmiten hillitsevät DNA:n lukemista transkriptioon.

Jokaiseen histonihäntään voi kiinnittyä jopa useita kymmeniä erityyppisiä epigeneettisiä merkintöjä eri järjestyksessä ja koska histonihäntien määrä yhtä DNA-jaksoa ylläpitävässä kromatiinikokonaisuudessa voi olla useita satoja, voi erilaisten kombinaatioiden määrä histonimerkinnöissä olla tähtitieteellinen luku. Tutkimus on vasta raottanut verhoa ja esim. lääketiede tuntee vasta joidenkin merkintöjen vaikutuksia mm. geenisäätelyyn.

Histonien epigeneettiset merkinnät linkittyvät moniin muihin epigeneettisiin informaatiokerroksiin. Merkintöjen avulla solu ylläpitää muistia ja ohjeistusrekisteriä, joka toimii eräänlaisena asetustietokantana monille muille epigeneettisen informaation muodoille.

Histonimerkinnät toimivat siis solulle eräänlaisena asetustietokantana. Yksikin histonimerkintä voi tarkoittaa esim. tietyn DNA:n metylaatioprofiilin paikalleen asettamista. Histonimerkinnät ovat siis synkronissa monien muiden epigeneettisten informaatioprofiilien kanssa. Histonien epigeneettiset merkinnät toimivat myös muistin tavoin. Tämä korostuu erityisesti periytymisessä, jolloin ei-koodaavat RNA-molekyylit välittävät epigeneettistä informaatiota alkion solujen histoneille.

Histonien epigeneettiset merkinnät osoittavat kyseessä olevan informaation korkeimman asteen. Järjestelmä, joka toimii muisti- ja asetusrekisterinä toisen tyyppiselle informaatiolle ja joka vieläpä periytyy, todistaa suunnittelusta. On mieletöntä väittää, että tällainen asetusrekisterijärjestelmä olisi kehittynyt vaihe vaiheelta, koska järjestelmä ei toimi, ennen kuin se on kokonaisuudessaan valmis.

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/cen-10020-cover