kromatinállapot szabályozása Három eleme van: a hisztonmag-módosítás, a H1-változás és a DNS állapota.

■ A hisztonmag módosítása:

● Egyrészt hatócsoportoknak (acetilezés, metilezés stb.) a hisztonok N-végeihez (histone tail, hisztonfarok) való kapcsolódással valósul meg. Ez a hisztonmagot módosító enzimek (hisztonmódosítók) közreműködésével jön létre. A hisztonmaghoz sokféle hatócsoport kötődhet:

▪ A legjelentősebb a hisztanmag, főleg a H3 és H4 N-végi lizin oldalláncainak acetilezése és metilezése.

- A hisztonok N-végi acetilezése lazítja és tevősíti a kromatint, akadályozza a kromatin tömörödést. Az N-végi acetilezés amidkötés létrehozásával csökkenti a lizinek pozitív töltését, gyengül a hisztonmag és a negatív töltésű DNS közötti töltéskölcsönhatás, fellazul a szerkezet. Lehetővé válik, hogy az acetilezett hisztonhoz közeli génhez bromogomolyú átírásfehérjék kötődjenek. A bromogomolyt tartalmazó fehérjék elősegítik a kromatin-ATPázok kötődését a hisztonokhoz. Ezek az enzimek elcsúsztatják a magtestecseket, miközben a DNS egy része szabaddá válik, például az indító, és kötődhet hozzá az átírásfehérje.

A hisztonok acetilezését a hiszton-acetiltranszferáz (histone acetyltransferase, HAT, más néven histone acetylase, hiszton-acetiláz) végzi: a hiszton N-végi lizinjére acetilcsoportot visz át az acetil-koenzim-A-ról; ε-N-acetil lizin keletkezik. A hiszton-acetilázokat nevezik lizin-acetilázoknak is, mert mindig a lizinről távolítják el az acetilcsoportot, és nemcsak a hisztonok lizinjéről.

Az acetilezett hisztonok dezacetilezése ellenkező hatású; tömörödik a kromatin. Az acetilcsoport eltávolításával fokozódik a hiszton pozitív töltése, ezért szorosabban köti a DNS-t, tömöríti a kromatint. A dezacetilezést rendszerint metilezés követi. A dezacetilezést a hisztonok ε-N-acetil lizinjének acetilcsoportját eltávolító enzim, a hiszton-dezacetiláz (histone deacetylase, HDAC) sarkallja.

- A hisztonok N-végi metilezése ellentétes hatású, mint az acetilezése, például a H3 9-es lizinjének metilezése némítja a DNS-t, serkenti a kromatin tömörödését. Ugyanígy hat az N-végi arginin metilezése.

▪ Fontos az N-végi szerin/treonin oldalláncok foszforilezése, defoszforilezése. Például a H1 defoszforilezésével megnyúlik a kromatin. Ennek a sejtosztódásban van jelentősége: az S-szakaszban a H1 alig foszforilezett, lehetővé téve a másolódást; a G2–M átmenetnél viszont kifejezetten foszforilezett, a kromatin tömörödik.

● A hisztonmag módosítását jelentősen befolyásolják a töltésviszonyok: A hisztonmag végei erősen pozitívak a bennük lévő arginin és lizin miatt, lehetővé sokrétű kapcsolódást a DNS-sel, sőt távoli molekulákkal és a szomszédos magtestecsekkel is. A magtestecsek hisztonvégződéseinek összekapaszkodása a kromatintömörödés egyik alapfolyamata. Bizonyos fehérjék, pl. a kohezin, kifejezetten serkentik a magtestecsek társulását, vagyis a kromatin tömörödését.

A DNS szorosan kapcsolódik a hisztonmaghoz töltéskötésekkel, amelyek a pozitív töltésű aminosavak és a negatív töltésű DNS-váz foszfátcsoportjai között alakulnak ki.

A kromatin szerveződését tehát a magtestecsek kapcsolódásai, mozgása alakítja, ami alapvetően a magtestecseket körülvevő folyékony magállományban lévő molekulák töltésállapotától függ. A kromatin környezetének töltésállapotát az ionok, kivált a magnéziumionok jelentősen befolyásolják.

● A hisztonmagot módosítja az N-végek ubikvitinezése is. Például a H2B 120-as lizinjének társulása ubikvitinnel (ubH2B) megnyújtja az átíródást a FACT (Facilitates Chromatin Transcription) dajkafehérjével együttműködve.

■ A kromatinállapot szabályozásának másik eleme a H1, az összekötő hiszton, amelyik tapad az összekötő DNS két (hisztonmagi) végéhez. Rögzíti a kromatint, gátlására lazul a szerkezet.

■ Befolyásolja a kromatin állapotát maga a DNS is. Például Mg⁺⁺ hatására megváltozó DNS a kromatin tömörődését vonja maga után. Az újabb vizsgálatok kiderítették, hogy a DNS negatív töltése az összekötő szálakon megmarad, és az összekötő szál töltéskötésekkel kapcsolódhat az összekötő H1-hisztonhoz vagy más pozitív töltésű fehérjékhez, illetőleg pozitív ionokhoz.

A kromatinállapot szabályozói cserélhetik is a hisztonmag valamelyik hisztonját.