A histona H2A é um dos cinco tipos de histonas de proteínas que fazem parte da estrutura da cromatina em células eucarióticas. A histona H2A é encontrada no octâmero dos nucleossomos que compõem a cromatina. Em cada octâmero existem duas cópias desta histona, que se associam com a histona H2B. H2A é considerada uma histona "central", junto com H2B, H3 e H4. A formação da partícula central ocorre pela primeira vez durante a interação entre duas moléculas de H2A.
A histona H2A possui variantes não alélicas. O termo "histona H2A" é genérico; entre suas variantes mais notáveis, que diferem apenas em alguns aminoácidos , estão H2A.1, H2A.2, H2A.X , H2A.Z e H2A.Bbd.
Em células diferenciadas, a composição das variantes presentes varia. Essa situação foi observada em neurônios em diferenciação; mudanças na composição das variantes afetam a histona H2A.1, e a única variante que permanece constante durante a diferenciação neuronal é a histona H2AZ. A variante H2AZ foi trocada pela variante clássica de octâmero H2A; esta variante é importante para o silenciamento de genes.
Pesquisas recentes sugerem que H2AZ é incorporado ao nucleossomo usando Swr1, que é uma adenosina trifosfatase ligada a Swi2 / Snf2, que faz parte de um complexo enzimático.
Outra variante de H2A identificada é H2AX. Esta variante tem uma extensão ou cauda C-terminal que é usada para reparo de DNA . O método de reparo que utiliza esta variante é a união das pontas não homólogas . O dano direto ao DNA pode induzir mudanças nas variantes da sequência. Experimentos com radiação ionizante associaram a γ- fosforilação de H2AX com quebras de DNA de fita dupla. Uma grande quantidade de cromatina está envolvida em cada nick de fita dupla; e uma resposta ao dano ao DNA é a formação de focos γ-H2AX.
A variante MacroH2A é uma variante semelhante ao H2A convencional; é codificado pelo gene H2AFY. Esta variante difere do H2A canônico pela adição de um domínio de dobramento em sua cauda C-terminal. MacroH2A está presente no cromossomo X inativo em células femininas.
H2A.Bbd ( corpo deficiente em Barr ) é específico para mamíferos.
H2A é composta de um domínio globular e uma longa cauda N-terminal ou C-terminal no final da molécula. Os domínios terminais são os substratos das modificações pós-tradução da proteína. Até agora, nenhuma estrutura secundária foi identificada no domínio caudal. H2A tem um enovelamento de proteína chamado "dobra de histona", que é composto de um domínio central de três hélices que são conectadas por duas alças. Essa ligação é um "arranjo de aperto de mão". É um motivo de hélice-volta-hélice e permite a dimerização com histona H2B. O dobramento de histona é conservado entre as variantes H2A estruturalmente; mas a sequência genética que a codifica varia de acordo com as variantes.
A estrutura da variante macroH2A foi obtida por cristalografia de raios-X e mostra um domínio C-terminal muito longo. O domínio conservado contém uma ligação de DNA e estrutura de redobramento de peptidase. A função deste domínio mantido não é conhecida. A pesquisa sugere que este domínio conservado pode funcionar como um sítio de ancoragem, ou também pode funcionar como uma enzima modificadora.
Dobramento do DNA - H2A é importante no empacotamento do DNA na cromatina. O empacotamento afeta a expressão do gene . H2A foi correlacionado com mudanças na epigenética do DNA . H2A desempenha um papel importante na determinação da estrutura geral da cromatina. H2A também foi encontrado para regular a expressão do gene.
A modificação do DNA por H2A ocorre no núcleo da célula . As proteínas responsáveis pela importação no coração das histonas H2A são as carioferinas e as importinas. Estudos recentes também mostram que a proteína 1 da montagem do nucleossomo também é usada para o transporte ao núcleo de H2A, para que possa se unir ao DNA. Outras funções do H2A foram associadas à variante H2A.Z. Esta variante está associada à ativação gênica, silenciamento e supressão do RNA antisense. Além disso, H2A.Z tem sido usado em células humanas e leveduras para promover o recrutamento de RNA polimerase II .
Peptídeo antimicrobiano.- Histonas são proteínas catiônicas eucarióticas conservadas que também estão envolvidas em atividades antimicrobianas. Em vertebrados e invertebrados, a histona H2A está envolvida na resposta imune do hospedeiro para atuar como um peptídeo antimicrobiano . O H2A são moléculas α-helicoidal, anfifílico com resíduos hidrofóbicos e hydrophes para lados opostos que aumentam a sua actividade antimicrobiana.
H2A é codificado por muitos genes no genoma humano, incluindo: H2AFB1, H2AFB2, H2AFB3, H2AFJ, H2AFV, H2AFX, H2AFY, H2AFY2 e H2AFZ. Os modelos genéticos entre as diferentes moléculas de H2A são essencialmente conservados entre as variantes. Existe alguma variabilidade na expressão do gene entre a máquina reguladora que controla a expressão de H2A. Os pesquisadores estudaram linhas evolutivas de histonas eucarióticas e encontraram diversificação entre os genes reguladores. As diferenças mais significativas foram observadas nos padrões de sequência regulatória cis dos genes da histona octamer e nos fatores associados às proteínas. Foi observada alguma variabilidade na sequência gênica entre genes de bactérias, fungos, plantas e mamíferos.
Uma variante da proteína H2A é H2ABbd ( deficiente em corpo de Barr ). Esta variante possui uma sequência genética diferente daquela de H2A. Outras variações relacionadas com H2ABbd estão localizados no seu terminal-C . H2ABbd tem um domínio C-terminal mais curto do que H2A. Os dois domínios C terminais são 48% idênticos. H2ABbd atua nos cromossomos ativos. Está ausente nos cromossomos X inativos (Xi) nos fibroblastos . Também está associado ao H4 acetilado .
As diferentes funções de H2A.Z com respeito a H2As clássicas estão correlacionadas com suas diferenças genéticas. O gene H2A.Z é essencial na levedura, onde é denominado Htz1. Em comparação, os vertebrados possuem dois genes H2A.Z, chamados H2A.Z1 e H2A.Z2, que dão origem a proteínas que diferem em três resíduos. Inicialmente, os pesquisadores pensaram que esses genes eram redundantes; no entanto, após a criação de um mutante H2A.Z1, a letalidade foi observada em mamíferos. Portanto, H2A.Z1 é um gene ancestral. A função da variante H2A.Z2, no entanto, ainda não foi identificada. Sabe-se que é transcrito em mamíferos marinhos e a expressão desse gene é conservada em mamíferos. Esta conservação sugere que este gene é funcional. Nas plantas, as proteínas H2A.Z diferem em certos resíduos entre as espécies, e essas diferenças contribuem para a regulação do ciclo celular . Esse fenômeno só foi observado em plantas.
As árvores filogenéticas foram desenvolvidas para demonstrar as diferenças entre as variantes.
As mudanças no H2A estão atualmente sob investigação. Os locais de fosforilação da serina foram identificados na estrutura do H2A. Existem grandes diferenças nas mudanças que as diferentes variantes de H2A sofrem. Por exemplo, H2ABbd não possui os resíduos modificados que existem no H2A convencional. Essas várias modificações modificam a função de H2ABbd em relação a H2A. A variante H2AX atua no reparo do DNA . Esta função depende da fosforilação do terminal C do H2AX, e somente quando o H2AX é fosforilado, pode atuar no reparo do DNA. A variante H2A.X também difere de H2A nas modificações pós-tradução. O terminal C de H2A.X contém um motivo adicional em comparação com H2A. O motivo adicionado é Ser - Gln - ( Glu / Asp ) - (resíduo hidrofóbico ). Este motivo é fortemente fosforilado ao nível do resíduo de serina; durante essa fosforilação, H2A.X se torna a variante yH2A.X. Esta fosforilação ocorre durante as quebras da fita dupla no DNA. A modificação das histonas pode, portanto, às vezes levar a uma mudança na função.