Acetilazione istonica.
Oggi è un target farmacologico già sfruttato nel trattamento di alcune patologie. Gli istoni interagiscono col DNA in virtù delle loro cariche globali date essenzialmente dal contenuto in lisina. Sono proteine basiche, cariche positivamente e questa carica dipende dalle catene laterali dell'amminoacido lisina. Devono interagire con il DNA che è un polianione. Fin tanto che le cariche di queste catene laterali sugli istoni non sono neutralizzate abbiamo il massimo grado di compattamento, le cellule sono dotate di enzimi che possono neutralizzare o scoprire queste cariche trasferendo gruppi acetile.
L'acetilazione neutralizza le cariche di queste lisine, quindi un istone acetilato non ha più questa carica per attrarre a sé il filo, la doppia elica di DNA. L'istone iperacetilato rappresenta un nucleosoma in cui la trascrizione può avvenire, l'interazione DNA/istone è lassa. Al contrario se prevalgono gli enzimi che rimuovono questi gruppi acetile abbiamo una repressione della trascrizione. Nel corso della vita della cellula l'azione preponderante delle acetiltransferasi e delle acetilasi si manifesta a turno sui vari geni, determinando l'attiva trascrizione o la repressione di un gene. Qualsiasi gene sia attivo all'interno di una nostra cellula richiederà l'azione di un acetiltransferasi, qualsiasi gene sia represso richiederà l'azione di deacetilasi.
Deacetilasi istoniche – HDAC. Divise in due gruppi: Zn dipendenti (Classi I e II, propriamente dette HDAC) con prevalente localizzazione nucleare, comportano l'idrolisi del legame tra lisine istoniche (e non) e gruppi acetilici, sono sensibili agli idrossamati (inibite dalla Tricostatina A); NAD+ dipendenti (Classe III, anche definite Sirtuine 1-7), il NAD funziona da co-substrato che forma un reattivo intermedio nella reazione di deacetilazione, il nicotinammide funge da inibitore endogeno dell'azione di queste Sirtuine, hanno localizzazione diversa (nucleo, citoplasma e mitocondrio), sono strettamente legate al metabolismo basale della cellula. Questi due gruppi lavorano per rimuovere gruppi acetilici dagli istoni e determinano la repressione della trascrizione genica.
C'è un rapporto metilazione/acetilazione. Ma abbiamo visto che la metilazione si può verificare anche a livello degli istoni, delle proteine. C'è un rapporto tra metilazione degli istoni e acetilazione che è di tipo antagonisita. Un istone che è metilato non può essere acetilato, un istone che è acetilato può essere metilato. La metilazione recluta delle proteine che determinano la deacetilazione istonica. Quando prevale la metilazione del DNA c'è un binding di proteine repressive, vengono reclutate le deacetilasi istoniche, siamo in una condizione di cromatina silente (eterocromatina). Il corretto programma di una cellula dipende dalla coordinazione di questi eventi su ciascun cromosoma. La trascrizione dipende dal reclutamento della RNA polimerasi. La trascrizione genica è essenziale per conferire varietà alle cellule che compongono l'organismo, dalla corretta regolazione della trascrizione genica dipende la tipologia cellulare.
A che livelli viene regolata l'espressione di una proteina? Il primo livello è stato visto, conformazione della cromatina in quel determinato gene. Il secondo livello è quello della trascrizione. Poi c'è lo step della traduzione. Una volta tradotto l'mRNA diventa proteine e abbiamo la stabilità proteica e le modifiche post-traduzionali.