Histone acetylation and deacetylation
હિસ્ટોન એસિટિલેશન અને ડિએસીટિલેશન એ એવી પ્રક્રિયાઓ છે જેના દ્વારા ન્યુક્લિયોસોમના હિસ્ટોન કોરમાંથી બહાર નીકળેલી એન-ટર્મિનલ પૂંછડીની અંદરના લાઇસિન અવશેષોને જનીન નિયમનના ભાગ રૂપે એસિટિલેટેડ અને ડિએસીટિલેટેડ કરવામાં આવે છે. હિસ્ટોન એસિટિલેશન અને ડિસિટિલેશન જનીન નિયમનના આવશ્યક ભાગો છે. આ પ્રતિક્રિયાઓ સામાન્ય રીતે "હિસ્ટોન એસિટિલટ્રાન્સફેરેઝ" (એચ. એ. ટી.) અથવા "હિસ્ટોન ડેસિટાઇલેઝ" (એચ. ડી. એ. સી.) પ્રવૃત્તિ સાથે ઉત્સેચકો દ્વારા ઉત્પ્રેરિત થાય છે. એસિટિલેશન એ એવી પ્રક્રિયા છે જેમાં એસિટિલ કાર્યાત્મક જૂથને એક પરમાણુ (આ કિસ્સામાં, એસિટિલ કોએન્ઝાઇમ એ) માંથી બીજામાં સ્થાનાંતરિત કરવામાં આવે છે. ડિસેટીલેશન એ ફક્ત વિપરીત પ્રતિક્રિયા છે જ્યાં અણુમાંથી એસિટિલ જૂથ દૂર કરવામાં આવે છે. એસિટિલેટેડ હિસ્ટોન્સ, ઓક્ટામેરિક પ્રોટીન કે જે ક્રોમેટિનને ન્યુક્લિયોસોમ્સમાં ગોઠવે છે, રંગસૂત્રોનું મૂળભૂત માળખાકીય એકમ અને આખરે ઉચ્ચ ક્રમની રચનાઓ, ક્રોમેટિનની અંદર એક પ્રકારના એપિજેનેટિક માર્કરનું પ્રતિનિધિત્વ કરે છે. એસિટિલેશન હિસ્ટોન્સ પરના હકારાત્મક ચાર્જને દૂર કરે છે, જેનાથી ડીએનએના નકારાત્મક ચાર્જવાળા ફોસ્ફેટ જૂથો સાથે હિસ્ટોન્સના એન ટર્મિનસની ક્રિયાપ્રતિક્રિયામાં ઘટાડો થાય છે. પરિણામે, કન્ડેન્સ્ડ ક્રોમેટિન વધુ હળવા માળખામાં રૂપાંતરિત થાય છે જે જનીન ટ્રાન્સક્રિપ્શનના મોટા સ્તરો સાથે સંકળાયેલું છે. આ છૂટછાટને એચ. ડી. એ. સી. પ્રવૃત્તિ દ્વારા ઉત્પ્રેરિત ડીએસીટાઇલેશન દ્વારા ઉલટાવી શકાય છે. રિલેક્સ્ડ, ટ્રાન્સક્રિપ્શનલી સક્રિય ડીએનએને યુક્રોમેટિન તરીકે ઓળખવામાં આવે છે. વધુ કન્ડેન્સ્ડ (ચુસ્ત રીતે ભરેલા) ડીએનએને હેટેરોક્રોમેટિન તરીકે ઓળખવામાં આવે છે. ડિસેટીલેશન અને મિથાઇલેશન સહિતની પ્રક્રિયાઓ દ્વારા ઘનીકરણ લાવી શકાય છે. ન્યુક્લિયોસોમ્સ એ ડબલ-સ્ટ્રેન્ડેડ ડીએનએ (ડી. એસ. ડી. એન. એ.) ના ભાગો છે જે હિસ્ટોન કોર તરીકે ઓળખાતા પ્રોટીન સંકુલની આસપાસ આવરિત હોય છે. આ હિસ્ટોન કોર 8 પેટા એકમોથી બનેલા છે, જેમાં H2A, H2B, H3 અને H4 હિસ્ટોનના બે-બે છે. આ પ્રોટીન સંકુલ એક નળાકાર આકાર બનાવે છે જે ડી. એસ. ડી. એન. એ. લગભગ 147 આધાર જોડીઓ સાથે આવરી લે છે. ન્યુક્લિયોસોમ્સ ડીએનએ કોમ્પેક્શન માટેના પ્રારંભિક પગલા તરીકે રચાય છે જે માળખાકીય સમર્થનમાં પણ ફાળો આપે છે તેમજ કાર્યાત્મક ભૂમિકાઓ ભજવે છે. આ કાર્યાત્મક ભૂમિકાઓ હિસ્ટોન પેટા એકમોની પૂંછડીઓ દ્વારા પ્રદાન કરવામાં આવે છે. હિસ્ટોન પૂંછડીઓ ડીએનએના નાના પોલાણમાં પોતાને દાખલ કરે છે અને ડબલ હેલિક્સ દ્વારા વિસ્તરે છે, જે તેમને ટ્રાન્સક્રિપ્શનલ સક્રિયકરણમાં સામેલ ફેરફારો માટે ખુલ્લી રાખે છે. એસિટિલેશન ટ્રાન્સક્રિપ્શનલ સક્રિયકરણમાં વધારો સાથે નજીકથી સંકળાયેલું છે જ્યારે ડિસેટીલેશનને ટ્રાન્સક્રિપ્શનલ નિષ્ક્રિયતા સાથે જોડવામાં આવ્યું છે. આ પ્રતિક્રિયાઓ અનુવાદ પછી થાય છે અને ઉલટાવી શકાય તેવી હોય છે. એસિટિલેશન અને ડિસેટીલેશન માટેની પદ્ધતિ લાઇસિન એમિનો એસિડ અવશેષોના NH3 + જૂથો પર થાય છે. આ અવશેષો હિસ્ટોન્સની પૂંછડીઓ પર સ્થિત છે જે પેકેજ્ડ ડી. એસ. ડી. એન. એ. ના ન્યુક્લિયોસોમ બનાવે છે. આ પ્રક્રિયાને હિસ્ટોન એસિટિલટ્રાન્સફેરેઝ (એચ. એ. ટી.) તરીકે ઓળખાતા પરિબળો દ્વારા મદદ મળે છે. એચ. એ. ટી. અણુઓ એસિટિલ-કોએન્ઝાઇમ એ (એસિટિલ-સીઓએ) ના અણુમાંથી લાઇસિન પરના એન. એચ. 3 + જૂથમાં એસિટિલ જૂથના સ્થાનાંતરણને સરળ બનાવે છે. જ્યારે લાઇસિનને નિષ્ક્રિય કરવાનું હોય છે, ત્યારે હિસ્ટોન ડેસેટિલેસ (એચડીએસી) તરીકે ઓળખાતા પરિબળો એચ 2 ઓ ના પરમાણુ સાથે એસિટિલ જૂથને દૂર કરવા માટે ઉત્પ્રેરિત કરે છે. એસિટિલેશન હિસ્ટોન પૂંછડીના એકંદર ચાર્જને હકારાત્મકથી તટસ્થમાં બદલવાની અસર ધરાવે છે. ન્યુક્લિયોસોમની રચના H4 હિસ્ટોન્સના હકારાત્મક ચાર્જ અને H2A હિસ્ટોન ફોલ્ડ ડોમેન્સની સપાટી પરના નકારાત્મક ચાર્જ પર આધારિત છે. હિસ્ટોન પૂંછડીનું એસિટિલેશન આ જોડાણને વિક્ષેપિત કરે છે, જે ન્યુક્લિયોસોમલ ઘટકોના નબળા બંધન તરફ દોરી જાય છે. આમ કરવાથી, ડીએનએ વધુ સુલભ બને છે અને વધુ ટ્રાન્સક્રિપ્શન પરિબળો ડીએનએ સુધી પહોંચવામાં સક્ષમ બને છે. આમ, હિસ્ટોન્સનું એસિટિલેશન ટ્રાન્સક્રિપ્શન સક્રિયકરણ દ્વારા જનીનોની અભિવ્યક્તિને વધારવા માટે જાણીતું છે. એચ. ડી. એ. સી. અણુઓ દ્વારા કરવામાં આવેલ ડિસેટીલેશનની વિપરીત અસર પડે છે. હિસ્ટોનની પૂંછડીઓને નિષ્ક્રિય કરીને, ડીએનએ હિસ્ટોન કોરની આસપાસ વધુ ચુસ્ત રીતે લપેટી લે છે, જે ટ્રાન્સક્રિપ્શન પરિબળો માટે ડીએનએ સાથે જોડાવાનું મુશ્કેલ બનાવે છે. આ જનીન અભિવ્યક્તિના સ્તરમાં ઘટાડો તરફ દોરી જાય છે અને તેને જનીન મૌન તરીકે ઓળખવામાં આવે છે. એસિટિલેટેડ હિસ્ટોન્સ, ન્યુક્લિયોસોમ્સના ઓક્ટોમેરિક પ્રોટીન કોર, ક્રોમેટિનની અંદર એક પ્રકારના એપિજેનેટિક માર્કરનું પ્રતિનિધિત્વ કરે છે. અભ્યાસોએ દર્શાવ્યું છે કે એક ફેરફાર અન્ય ફેરફાર થશે કે નહીં તે પ્રભાવિત કરવાની વૃત્તિ ધરાવે છે. હિસ્ટોન્સના ફેરફારો માત્ર તેમના ચોક્કસ બિંદુઓ પર ગૌણ માળખાકીય ફેરફારો જ કરી શકતા નથી, પરંતુ દૂરના સ્થળોએ ઘણા માળખાકીય ફેરફારો કરી શકે છે જે અનિવાર્યપણે કાર્યને અસર કરે છે. જેમ જેમ રંગસૂત્રની પ્રતિકૃતિ બને છે તેમ, માતાપિતાના રંગસૂત્રો પર અસ્તિત્વમાં રહેલા ફેરફારો પુત્રી રંગસૂત્રોને સોંપવામાં આવે છે. ફેરફારો, તેમના કાર્યના ભાગ રૂપે, તેમના ચોક્કસ કાર્ય માટે ઉત્સેચકોની ભરતી કરી શકે છે અને પુનરાવર્તન થયા પછી ફેરફારો અને તેમની અસરોને ચાલુ રાખવામાં ફાળો આપી શકે છે. એવું દર્શાવવામાં આવ્યું છે કે, એક પ્રતિકૃતિ પછી પણ, જનીનોની અભિવ્યક્તિ પછીની ઘણી કોષ પેઢીઓને અસર કરી શકે છે. એક અભ્યાસ દર્શાવે છે કે, ટ્રાઇકોસ્ટેટિન એ દ્વારા એચડીએસી ઉત્સેચકોના અવરોધ પર, કેન્દ્રિત હેટેરોક્રોમેટિનની બાજુમાં દાખલ કરાયેલા જનીનોએ અભિવ્યક્તિમાં વધારો દર્શાવ્યો હતો. ઘણી કોષ પેઢીઓ પછી, અવરોધકની ગેરહાજરીમાં, વધેલી જનીન અભિવ્યક્તિ હજુ પણ વ્યક્ત કરવામાં આવી હતી, જે દર્શાવે છે કે ફેરફારો મિટોસિસ અને અર્ધસૂત્રણ જેવી ઘણી પ્રતિકૃતિ પ્રક્રિયાઓ દ્વારા કરી શકાય છે. હિસ્ટોન એસિટિલેશન/ડીએસીટિલેશન ઉત્સેચકો હિસ્ટોન એસિટિલટ્રાન્સફેરેઝ (એચ. એ. ટી.) હિસ્ટોન એસિટિલટ્રાન્સફેરેઝ, જેને એચ. એ. ટી. તરીકે પણ ઓળખવામાં આવે છે, તે ઉત્સેચકોનું એક કુટુંબ છે જે ન્યુક્લિયોસોમની હિસ્ટોન પૂંછડીઓને એસિટિલેટ કરે છે. આ અને અન્ય ફેરફારો સેલ્યુલર વાતાવરણની વિવિધ સ્થિતિઓના આધારે વ્યક્ત કરવામાં આવે છે. એસિટિલેટિંગ ક્ષમતાઓ ધરાવતા ઘણા પ્રોટીનનું દસ્તાવેજીકરણ કરવામાં આવ્યું છે અને, થોડા સમય પછી, તેમની વચ્ચેની અનુક્રમ સમાનતાના આધારે વર્ગીકૃત કરવામાં આવ્યા હતા. પરિવારના સભ્યોમાં આ સમાનતાઓ વધુ હોય છે, પરંતુ વિવિધ પરિવારોના સભ્યો ખૂબ ઓછી સામ્યતા દર્શાવે છે. અત્યાર સુધીમાં ઓળખવામાં આવેલા કેટલાક મુખ્ય પરિવારો નીચે મુજબ છે. જી. એન. એ. ટી. ફેમિલી જનરલ કંટ્રોલ નોન-ડીરેપ્રેસિબલ 5 (જી. સી. એન. 5)-સંબંધિત એન-એસિટિલટ્રાન્સફેરેઝ (જી. એન. એ. ટી.) એસિટિલેશન ક્ષમતાઓ ધરાવતા ઘણા અભ્યાસ કરાયેલા પરિવારોમાંથી એક છે. આ સુપરફેમિલીમાં Gcn5 પરિબળોનો સમાવેશ થાય છે જે SAGA, SLIK, STAGA, ADA અને A2 સંકુલ, Gcn5L, p300/CREB-બંધનકર્તા પ્રોટીન સંકળાયેલ પરિબળ (PCAF), Elp3, HPA2 અને HAT1 માં સામેલ છે. જી. એન. એ. ટી. પરિવારની મુખ્ય લાક્ષણિકતાઓમાં એચ. એ. ટી. ડોમેન્સની લંબાઈ આશરે 160 અવશેષો અને સંરક્ષિત બ્રોમોડોમેનનો સમાવેશ થાય છે જે એસિટિલ-લિસિન લક્ષ્યાંકિત હેતુ હોવાનું જાણવા મળ્યું છે. જ્યારે જી. સી. એન. 5 કોમ્પ્લેક્સનો ભાગ હોય ત્યારે સબસ્ટ્રેટ્સને એસિટિલેટ કરવાનું દર્શાવવામાં આવ્યું છે. પુનઃ સંયોજક Gcn5 ન્યુક્લિયોસોમના H3 હિસ્ટોન્સના એસિટિલેશનમાં સામેલ હોવાનું જાણવા મળ્યું છે. ઓછા પ્રમાણમાં, જ્યારે અન્ય સંકુલ સાથે સંકળાયેલા હોય ત્યારે તે એચ2બી અને એચ4 હિસ્ટોન્સને એસિટિલેટ પણ કરે છે. પીસીએએફમાં એચએટી પ્રોટીન અને એસિટિલેટ હિસ્ટોન્સ તરીકે કામ કરવાની ક્ષમતા છે, તે ટ્રાન્સક્રિપ્શન સંબંધિત નોન-હિસ્ટોન પ્રોટીનને એસિટિલેટ કરી શકે છે, તેમજ માયોજેનેસિસ, ન્યુક્લિયર-રિસેપ્ટર-મધ્યસ્થ સક્રિયકરણ અને વૃદ્ધિ-પરિબળ-સંકેત સક્રિયકરણ સહિત ઘણી પ્રક્રિયાઓમાં સહ-સક્રિયક તરીકે કામ કરે છે. એલ. પી. 3 તમામ હિસ્ટોન પેટા એકમોને એસિટિલેટ કરવાની ક્ષમતા ધરાવે છે અને આર. એન. એ. પોલિમરેઝ II હોલોએન્ઝાઇમમાં પણ સંડોવણી દર્શાવે છે. એમવાયએસટી પરિવાર એમઓઝેડ (મોનોસાયટીક લ્યુકેમિયા ઝિંક ફિંગર પ્રોટીન), વાયબીએફ 2/એસએએસ 3, એસએએસ 2 અને ટીપ 60 (ટેટ ઇન્ટરેક્ટિંગ પ્રોટીન) બધા એમવાયએસટી બનાવે છે, જે અન્ય એક જાણીતું કુટુંબ છે જે એસિટિલેટિંગ ક્ષમતાઓ દર્શાવે છે. આ પરિવારમાં સાસ 3, આવશ્યક એસએએસ-સંબંધિત એસિટિલટ્રાન્સફેરેઝ (ઈએસએ 1), એસએએસ 2, ટીપ 60, એમઓએફ, એમઓઝેડ, એમઓઆરએફ અને એચબીઓ 1 નો સમાવેશ થાય છે. આ પરિવારના સભ્યો બહુવિધ કાર્યો ધરાવે છે, માત્ર જનીનોને સક્રિય અને શાંત કરવા સાથે જ નહીં, પરંતુ વિકાસને પણ અસર કરે છે અને માનવ રોગોમાં અસર કરે છે. એસ. એ. એસ. 2 અને એસ. એ. એસ. 3 ટ્રાન્સક્રિપ્શન સાયલેન્સિંગમાં સામેલ છે, એમ. ઓ. ઝેડ. અને ટી. આઈ. એફ. 2 લ્યુકેમિક ટ્રાન્સક્લોકેશન ઉત્પાદનોની રચના સાથે સંકળાયેલા છે જ્યારે એમ. ઓ. એફ. ડ્રોસોફિલામાં ડોઝ વળતરમાં સામેલ છે. એમઓએફ ઉંદરમાં શુક્રાણુજનનને પણ પ્રભાવિત કરે છે કારણ કે તે અર્ધસૂત્રણના લેપ્ટોટીનથી પૅકીટીન તબક્કા દરમિયાન એચ2એએક્સ ફોસ્ફોરાયલેશનના વિસ્તરણમાં સામેલ છે. આ પરિવાર માટે એચએટી ડોમેન્સ આશરે 250 અવશેષો છે જેમાં સિસ્ટીન-સમૃદ્ધ, ઝિંક બંધનકર્તા ડોમેન્સ તેમજ એન-ટર્મિનલ ક્રોમોડોમેન્સનો સમાવેશ થાય છે. MYST પ્રોટીન ઇસા 1, સાસ 2 અને સાસ 3 યીસ્ટમાં જોવા મળે છે, એમઓએફ ડ્રોસોફિલા અને ઉંદરમાં જોવા મળે છે જ્યારે ટીપ 60, એમઓઝેડ, એમઓઆરએફ અને એચબીઓ 1 મનુષ્યમાં જોવા મળે છે. ટીપ 60 જનીન અનુલેખનના નિયમનમાં ભૂમિકા ભજવે છે, એચ. બી. ઓ. ડીએનએ પ્રતિકૃતિ પ્રક્રિયાને અસર કરે છે, એમ. ઓ. આર. એફ. મુક્ત હિસ્ટોન્સ (ખાસ કરીને એચ 3 અને એચ 4) તેમજ ન્યુક્લિયોસોમલ હિસ્ટોન્સને એસિટિલેટ કરવામાં સક્ષમ છે. પી300/સીબીપી પરિવાર 300કેડીએ (પી300) નું એડેનોવાયરલ ઇ1એ-સંકળાયેલ પ્રોટીન અને સીઆરઈબી-બંધનકર્તા પ્રોટીન (સીબીપી) એચએટીના આગામી પરિવાર બનાવે છે. એચ. એ. ટી. ના આ કુટુંબમાં એચ. એ. ટી. ડોમેન્સ હોય છે જે આશરે 500 અવશેષો લાંબા હોય છે અને તેમાં બ્રોમોડોમેન્સ તેમજ ત્રણ સિસ્ટીન-હિસ્ટિડીન સમૃદ્ધ ડોમેન્સ હોય છે જે પ્રોટીનની ક્રિયાપ્રતિક્રિયાઓમાં મદદ કરે છે. આ એચ. એ. ટી. ન્યુક્લિયોસોમમાં તમામ હિસ્ટોન પેટા એકમોને એસિટિલેટ કરવા માટે જાણીતા છે. તેઓ ટ્રાન્સક્રિપ્શનમાં સામેલ બિન-હિસ્ટોન પ્રોટીનને એસિટિલેટ અને મધ્યસ્થી કરવાની ક્ષમતા પણ ધરાવે છે અને કોષ-ચક્ર, તફાવત અને એપોપ્ટોસિસમાં પણ સામેલ છે. અન્ય એચ. એ. ટી. એવા અન્ય પ્રોટીન છે જે એસિટિલેટિંગ ક્ષમતાઓ ધરાવે છે પરંતુ અગાઉ ઉલ્લેખિત પરિવારોની રચનામાં અલગ પડે છે. એક એચ. એ. ટી. ને સ્ટેરોઇડ રીસેપ્ટર કોએક્ટિવેટર 1 (એસ. આર. સી. 1) કહેવામાં આવે છે, જે પ્રોટીનના સી-ટર્મિનસ છેડે સ્થિત એચ. એ. ટી. ડોમેન ધરાવે છે, જેમાં મૂળભૂત હેલિક્સ-લૂપ-હેલિક્સ અને પી. એ. એસ. એ. અને પી. એ. એસ. બી. ડોમેન્સની સાથે વચ્ચે એલ. એક્સ. એક્સ. એલ. એલ. રીસેપ્ટર ઇન્ટરેક્ટિંગ મોટિફ હોય છે. બીજું એ. ટી. એફ.-2 છે જેમાં ટ્રાન્સક્રિપ્શનલ એક્ટિવેશન (એ. સી. ટી.) ડોમેન અને વચ્ચે એચ. એ. ટી. ડોમેન સાથે બેઝિક ઝિપર ડી. એન. એ.-બાઇન્ડિંગ (બી. ઝિપ) ડોમેન છે. છેલ્લું ટી. એ. એફ. આઈ. આઈ. 250 છે જે એન-ટર્મિનસ પ્રદેશમાં કિનેઝ ડોમેન ધરાવે છે, સી-ટર્મિનસ પ્રદેશમાં સ્થિત બે બ્રોમોડોમેન્સ અને વચ્ચે સ્થિત એચ. એ. ટી. ડોમેન ધરાવે છે. હિસ્ટોન ડેસિટીલેઝ (એચડીએસી) કુલ ચાર વર્ગો છે જે હિસ્ટોન ડેસિટીલેઝ (એચડીએસી) નું વર્ગીકરણ કરે છે. વર્ગ 1 માં એચડીએસી 1,2,3 અને 8 નો સમાવેશ થાય છે. વર્ગ IIને બે પેટા જૂથોમાં વહેંચવામાં આવ્યો છે, વર્ગ IIA અને વર્ગ IIB. વર્ગ IIAમાં HDAC 4,5,7 અને 9નો સમાવેશ થાય છે જ્યારે વર્ગ IIBમાં HDAC 6 અને 10નો સમાવેશ થાય છે. વર્ગ III માં સિરટુઇન્સ છે અને વર્ગ IV માં માત્ર HDAC11 છે. એચ. ડી. એ. સી. પ્રોટીનના વર્ગોને વર્ગ I એચ. ડી. એ. સી. માટે આર. પી. ડી. 3, હોઝ 1 અને હોઝ 2, વર્ગ II એચ. ડી. એ. સી. માટે એચ. ડી. એ. 1 અને હોઝ 3 અને વર્ગ III એચ. ડી. એ. સી. માટે સિર્તુઇનની અનુક્રમ સમરૂપતાની સરખામણીના આધારે વિભાજિત અને એકસાથે જૂથબદ્ધ કરવામાં આવે છે. વર્ગ I એચડીએસી એચડીએસી 1 અને એચડીએસી 2 એચડીએસી 1 અને એચડીએસી 2 એચડીએસીના પ્રથમ વર્ગમાં છે જે એકબીજા સાથે સૌથી નજીકથી સંબંધિત છે. બંને એચડીએસીના એકંદર ક્રમોનું વિશ્લેષણ કરીને, તેમની સમાનતા લગભગ 82 ટકા સમાન હોવાનું જાણવા મળ્યું હતું. આ ઉત્સેચકો જ્યારે અલગ કરવામાં આવે ત્યારે નિષ્ક્રિય હોવાનું જણાયું છે, જે નિષ્કર્ષ તરફ દોરી જાય છે કે તેમની ડેસિટાઇલેઝ ક્ષમતાઓને સક્રિય કરવા માટે તેમને કોફેક્ટર્સ સાથે સામેલ કરવા આવશ્યક છે. ત્રણ મુખ્ય પ્રોટીન સંકુલ છે જેમાં એચડીએસી 1 અને 2 પોતાને સામેલ કરી શકે છે. આ સંકુલમાં સિન3 (તેના લાક્ષણિક પ્રોટીન એમ. એસ. આઈ. એન. 3એ પરથી નામ આપવામાં આવ્યું છે), ન્યુક્લિયોસોમ રિમોડેલિંગ એન્ડ ડેસિટાઇલેટિંગ કોમ્પ્લેક્સ (એન. યુ. આર. ડી.) અને કો-રેસ્ટનો સમાવેશ થાય છે. સિન 3 સંકુલ અને એનયુઆરડી સંકુલ બંનેમાં એચડીએસી 1 અને 2, આરબી-સંકળાયેલ પ્રોટીન 48 (આરબીએપી48) અને આરબીએપી46 છે જે દરેક સંકુલનો મુખ્ય ભાગ બનાવે છે. શક્ય તેટલી મહત્તમ ઉપલબ્ધ પ્રવૃત્તિ શરૂ કરવા માટે અન્ય સંકુલની જરૂર પડી શકે છે. એચડીએસી 1 અને 2 યીન અને યાંગ 1 (વાયવાય 1), આરબી બંધનકર્તા પ્રોટીન 1 અને એસપી 1 જેવા ડીએનએ બંધનકર્તા પ્રોટીન સાથે પણ સીધા જ જોડાઈ શકે છે. એચડીએસી 1 અને 2 પી21 સહિત મુખ્ય કોષ ચક્ર જનીનોમાં નિયમનકારી ભૂમિકાઓ વ્યક્ત કરે છે. આ એચડીએસીની પ્રવૃત્તિને ફોસ્ફોરાયલેશન દ્વારા અસર થઈ શકે છે. ફોસ્ફોરાયલેશન (હાયપરફોસ્ફોરાયલેશન) ની માત્રામાં વધારો થવાથી ડીએસીટાઇલેઝ પ્રવૃત્તિમાં વધારો થાય છે, પરંતુ એચડીએસી 1 અને 2 વચ્ચે અને એચડીએસી 1 અને એમએસઆઈએન 3 એ/વાયવાય 1 વચ્ચેની જટિલ રચનાને ઘટાડે છે. ફોસ્ફોરાયલેશન (હાયપોફોસ્ફોરાયલેશન) ની સામાન્ય માત્રા કરતાં ઓછી માત્રા ડીસાઇટિલેઝ પ્રવૃત્તિના પ્રમાણમાં ઘટાડો તરફ દોરી જાય છે, પરંતુ જટિલ રચનાની માત્રામાં વધારો કરે છે. પરિવર્તન અભ્યાસોમાં જાણવા મળ્યું છે કે મુખ્ય ફોસ્ફોરાયલેશન અવશેષો Ser421 અને Ser423 પર થાય છે. ખરેખર, જ્યારે આ અવશેષોનું પરિવર્તન કરવામાં આવ્યું હતું, ત્યારે ડિસેટીલેશન પ્રવૃત્તિના પ્રમાણમાં ભારે ઘટાડો જોવા મળ્યો હતો. ફોસ્ફોરાયલેશનની સ્થિતિમાં આ તફાવત એ ફોસ્ફોરાયલેશનનું શ્રેષ્ઠ સ્તર જાળવવાનો એક માર્ગ છે જેથી ડીએસીટાયલેશનની અભિવ્યક્તિ ઉપર અથવા નીચે ન હોય તેની ખાતરી કરી શકાય. એચડીએસી 1 અને 2 માત્ર ન્યુક્લિયસમાં જ જોવા મળે છે. એચ. ડી. એ. સી. 1 નોકઆઉટ (કે. ઓ.) ઉંદરમાં, ઉંદર ગર્ભજનન દરમિયાન મૃત્યુ પામ્યા હોવાનું જણાયું હતું અને ઉત્પાદનમાં ભારે ઘટાડો દર્શાવ્યો હતો પરંતુ સાયક્લિન-ડિપેન્ડન્ટ કિનેઝ ઇન્હિબિટર્સ (સી. ડી. કે. આઈ.) પી21 અને પી27ની અભિવ્યક્તિમાં વધારો થયો હતો. અન્ય વર્ગ I એચડીએસીનું નિયમન પણ એચડીએસી 1ના નુકસાનની ભરપાઈ કરી શક્યું ન હતું. HDAC1 KOમાંથી પુનઃપ્રાપ્તિની આ અસમર્થતા સંશોધકોને એવું માનવા તરફ દોરી જાય છે કે દરેક HDAC માટે કાર્યાત્મક વિશિષ્ટતા તેમજ પરિબળો વચ્ચે નિયમનકારી ક્રોસ-ટોક બંને છે. HDAC3 HDAC3 એ HDAC8 સાથે સૌથી નજીકથી સંબંધિત હોવાનું જાણવા મળ્યું છે. એચ. ડી. એ. સી. 3 એ સી-ટર્મિનલ પ્રદેશમાં બિન-સંરક્ષિત પ્રદેશ ધરાવે છે જે ટ્રાન્સક્રિપ્શનલ દમન તેમજ તેની ડેસિટાઇલેઝ પ્રવૃત્તિ માટે જરૂરી હોવાનું જણાયું હતું. તેમાં બે પ્રદેશો પણ છે, જેને ન્યુક્લિયર લોકલાઇઝેશન સિગ્નલ (એન. એલ. એસ.) તેમજ ન્યુક્લિયર એક્સપોર્ટ સિગ્નલ (એન. ઇ. એસ.) કહેવાય છે. એન. એલ. એસ. પરમાણુ ક્રિયા માટે સંકેત તરીકે કાર્ય કરે છે જ્યારે એન. ઇ. એસ. એચ. ડી. એ. સી. સાથે કાર્ય કરે છે જે કેન્દ્રકની બહાર કામ કરે છે. એચડીએસી 3 માટે બંને સંકેતોની હાજરી સૂચવે છે કે તે ન્યુક્લિયસ અને કોષરસ વચ્ચે પ્રવાસ કરે છે. એચ. ડી. એ. સી. 3 પ્લાઝ્મા પટલ સાથે પણ ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરે છે. રેટિનોઇક એસિડ અને થાઇરોઇડ હોર્મોન (એસ. એમ. આર. ટી.) રીસેપ્ટર્સ અને ન્યુક્લિયર રીસેપ્ટર કો-રીપ્રેસર (એન-સી. ઓ. આર.) પરિબળોને સક્રિય કરવા માટે એચ. ડી. એ. સી. 3 દ્વારા તેનો ઉપયોગ કરવો આવશ્યક છે. આમ કરવાથી, તે એચડીએસી 4,5 અને 7 સાથે સહ-વરસાદ કરવાની ક્ષમતા મેળવે છે. એચ. ડી. એ. સી. 3 એ એચ. ડી. એ. સી.-સંબંધિત પ્રોટીન (એચ. ડી. આર. પી.) સાથે જટિલ પણ મળી શકે છે. એચડીએસી 1 અને 3 આરબી-આરબીએપી48 ક્રિયાપ્રતિક્રિયાઓમાં મધ્યસ્થી કરવા માટે મળી આવ્યા છે જે સૂચવે છે કે તે કોષ ચક્રની પ્રગતિમાં કાર્ય કરે છે. એચડીએસી 3 સ્ટેમ સેલ સ્વ-નવીનીકરણમાં સંડોવણી અને માઇટોસિસમાં ટ્રાન્સક્રિપ્શન સ્વતંત્ર ભૂમિકા પણ દર્શાવે છે. HDAC8 HDAC8 એ HDAC3 જેવું જ હોવાનું જાણવા મળ્યું છે. તેનું મુખ્ય લક્ષણ તેનું ઉત્પ્રેરક ક્ષેત્ર છે જે કેન્દ્રમાં એન. એલ. એસ. ક્ષેત્ર ધરાવે છે. આ એચડીએસીના બે લખાણ મળી આવ્યા છે જેમાં 2.0kb લખાણ અને 2.4kb લખાણનો સમાવેશ થાય છે. અન્ય એચડીએસીના અણુઓથી વિપરીત, જ્યારે શુદ્ધ કરવામાં આવે છે, ત્યારે આ એચડીએસી ઉત્સેચકીય રીતે સક્રિય હોવાનું દર્શાવે છે. આ તબક્કે, તેની તાજેતરની શોધને કારણે, તે હજુ સુધી જાણી શકાયું નથી કે તે સહ-દમનકારી પ્રોટીન સંકુલ દ્વારા નિયંત્રિત થાય છે કે નહીં. નોર્ધન બ્લોટ્સે જાહેર કર્યું છે કે વિવિધ પેશીઓના પ્રકારો HDAC8 અભિવ્યક્તિની વિવિધ ડિગ્રી દર્શાવે છે પરંતુ તે સરળ સ્નાયુઓમાં જોવા મળે છે અને તે સંકોચનમાં ફાળો આપે છે તેવું માનવામાં આવે છે. વર્ગ II એચડીએસી વર્ગ IIએ વર્ગ IIએ એચડીએસીમાં એચડીએસી 4, એચડીએસી 5, એચડીએસી 7 અને એચડીએસી 9નો સમાવેશ થાય છે. એચડીએસી 4 અને 5 એકબીજા સાથે ખૂબ નજીકથી મળતા આવે છે જ્યારે એચડીએસી 7 તે બંને સાથે સામ્યતા જાળવી રાખે છે. એચડીએસી9ના ત્રણ પ્રકારો મળી આવ્યા છે જેમાં એચડીએસી9એ, એચડીએસી9બી અને એચડીએસી9સી/એચડીઆરપીનો સમાવેશ થાય છે, જ્યારે વધુની શંકા છે. એચડીએસી9ના પ્રકારો બાકીના વર્ગ IIએ એચડીએસી સાથે સમાનતા ધરાવતા હોવાનું જાણવા મળ્યું છે. એચ. ડી. એ. સી. 9 માટે, સ્પ્લિસિંગ પ્રકારોને કોષમાં વિભેદન અભિવ્યક્તિ સ્તરો માટે "ફાઇન-ટ્યુન મિકેનિઝમ" બનાવવાની રીત તરીકે જોઈ શકાય છે. વિવિધ કોષ પ્રકારો લાભ લઈ શકે છે અને HDAC9 ઉત્સેચકના વિવિધ આઇસોફોર્મ્સનો ઉપયોગ કરી શકે છે જે નિયમનના વિવિધ સ્વરૂપોને મંજૂરી આપે છે. એચડીએસી 4,5 અને 7 પાસે એનએલએસ પ્રદેશ સાથે સી-ટર્મિનસમાં સ્થિત તેમના ઉત્પ્રેરક ક્ષેત્રો છે જ્યારે એચડીએસી 9 પાસે એન-ટર્મિનસમાં સ્થિત તેનું ઉત્પ્રેરક ક્ષેત્ર છે. જો કે, એચડીએસી9 વેરિઅન્ટ એચડીએસી9સી/એચડીઆરપીમાં ઉત્પ્રેરક ડોમેનનો અભાવ છે પરંતુ એચડીએસી 4 અને 5ના એન-ટર્મિનસ સાથે 50 ટકા સમાનતા ધરાવે છે. એચડીએસી 4,5 અને 7 માટે, સંરક્ષિત બંધનકર્તા ડોમેન્સની શોધ કરવામાં આવી છે જે સી-ટર્મિનલ બંધનકર્તા પ્રોટીન (સીટીબીપી), માયોસાઇટ વધારનાર પરિબળ 2 (એમઇએફ 2) અને <આઇડી 1> માટે બંધનકર્તા છે. ત્રણેય એચડીએસી માયોજેનિક ટ્રાન્સક્રિપ્શન પરિબળ એમઇએફ 2 ને દબાવવા માટે કામ કરે છે જે ડીએનએ બંધનકર્તા ટ્રાન્સક્રિપ્શન પરિબળ તરીકે સ્નાયુ તફાવતમાં આવશ્યક ભૂમિકા ભજવે છે. એમ. ઇ. એફ. 2 સાથે એચ. ડી. એ. સી. નું બંધન સ્નાયુઓના તફાવતને અટકાવે છે, જેને સી. એ. 2 +/કેલમોડ્યુલિન-આશ્રિત કિનેઝ (સી. એ. એમ. કે.) ની ક્રિયા દ્વારા ઉલટાવી શકાય છે, જે એચ. ડી. એ. સી. ભાગને ફોસ્ફોરાયલેટ કરીને એચ. ડી. એ. સી./એમ. ઇ. એફ. 2 સંકુલને અલગ કરવાનું કામ કરે છે. તેઓ સ્નાયુ નિયંત્રણના તફાવતમાં સેલ્યુલર હાયપરટ્રોફી તેમજ સ્નાયુ અને કોમલાસ્થિ પેશીઓમાં સેલ્યુલર હાયપરટ્રોફીમાં સામેલ હોવાનું જોવા મળ્યું છે. એચડીએસી 5 અને 7 સ્નાયુ તફાવત નિયમન દરમિયાન એચડીએસી 4 ની વિરુદ્ધમાં કામ કરે છે તેવું દર્શાવવામાં આવ્યું છે જેથી અભિવ્યક્તિનું યોગ્ય સ્તર જાળવી શકાય. એવા પુરાવા મળ્યા છે કે આ એચડીએસી ન્યુક્લિયસમાં એસએમઆરટી/એન-કોર પરિબળો માટે સહ-ભરતી પરિબળ તરીકે એચડીએસી 3 સાથે પણ ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરે છે. એચડીએસી 3 એન્ઝાઇમની ગેરહાજરી નિષ્ક્રિયતા તરફ દોરી જાય છે જે સંશોધકોને માને છે કે એચડીએસી 4,5 અને 7 ન્યુક્લિયસમાં સ્થિત એચડીએસી 3 ધરાવતા એચડીએસી સંકુલ માટે ડીએનએ-બંધનકર્તા ભરતીકારોના સમાવેશમાં મદદ કરે છે. જ્યારે ઉંદરમાં એચ. ડી. એ. સી. 4 બહાર ફેંકાઈ જાય છે, ત્યારે તેઓ સ્પષ્ટ કોન્ડ્રોસાઇટ હાયપરટ્રોફીથી પીડાય છે અને ભારે અસ્થિબંધનને કારણે મૃત્યુ પામે છે. એચ. ડી. એ. સી. 7 એ નૂર77-આધારિત એપોપ્ટોસિસને દબાવવાનું દર્શાવવામાં આવ્યું છે. આ ક્રિયાપ્રતિક્રિયા ટી કોષોના ક્લોનલ વિસ્તરણમાં ભૂમિકા તરફ દોરી જાય છે. HDAC9 KO ઉંદર કાર્ડિયાક હાયપરટ્રોફીથી પીડાતા હોવાનું દર્શાવવામાં આવ્યું છે જે ઉંદરમાં તીવ્ર બને છે જે HDAC 9 અને 5 માટે ડબલ KO છે. વર્ગ IIB વર્ગ IIB HDAC માં HDAC6 અને HDAC10 નો સમાવેશ થાય છે. આ બે એચડીએસી એકંદર ક્રમમાં એકબીજા સાથે સૌથી નજીકથી સંબંધિત છે. જો કે, એચડીએસી 6 નું ઉત્પ્રેરક ક્ષેત્ર એચડીએસી 9 જેવું જ છે. એચ. ડી. એ. સી. 6 નું એક અનોખું લક્ષણ એ છે કે તેમાં એકબીજાના સંયોજનમાં બે ઉત્પ્રેરક ક્ષેત્રો છે. એચ. ડી. એ. સી. 6 નું બીજું વિશિષ્ટ લક્ષણ એ છે કે સી-ટર્મિનસમાં એચ. ડી. એ. સી. 6-, એસ. પી. 3, અને બ્રેપ 2-સંબંધિત ઝિંક ફિંગર મોટિફ (એચ. યુ. બી.) ડોમેન છે જે સર્વવ્યાપકતા સંબંધિત કેટલાક કાર્યો દર્શાવે છે, જેનો અર્થ છે કે આ એચ. ડી. એ. સી. અધોગતિ માટે સંવેદનશીલ છે. એચડીએસી 10 પાસે બે ઉત્પ્રેરક ક્ષેત્રો પણ છે. એક સક્રિય ડોમેન એન-ટર્મિનસમાં સ્થિત છે અને એક અનુમાનિત ઉત્પ્રેરક ડોમેન એનઇએસ ડોમેન સાથે સી-ટર્મિનસમાં સ્થિત છે. એચડીએસી 10 પર બે અનુમાનિત આરબી-બંધનકર્તા ક્ષેત્રો પણ મળી આવ્યા છે જે દર્શાવે છે કે કોષ ચક્રના નિયમનમાં તેની ભૂમિકા હોઈ શકે છે. એચ. ડી. એ. સી. 10ના બે પ્રકારો મળી આવ્યા છે, બંનેની લંબાઈમાં થોડો તફાવત છે. એચ. ડી. એ. સી. 6 એ એકમાત્ર એચ. ડી. એ. સી. છે જે ટ્યુબ્યુલિન પર કામ કરે છે, જે ટ્યુબ્યુલિન ડેસિટાઇલેઝ તરીકે કામ કરે છે જે માઇક્રોટ્યુબ્યુલ-આધારિત કોષ ગતિશીલતાના નિયમનમાં મદદ કરે છે. તે મોટે ભાગે કોષરસમાં જોવા મળે છે પરંતુ તે કેન્દ્રકમાં જોવા મળે છે, જે એચડીએસી 11 સાથે મળીને જટિલ છે. એચડીએસી10 એચડીએસી 1,2,3 (અથવા એસએમઆરટી), 4,5 અને 7 પર કામ કરતું જોવા મળ્યું છે. કેટલાક પુરાવા દર્શાવવામાં આવ્યા છે કે તેની HDAC6 સાથે પણ નાની ક્રિયાપ્રતિક્રિયાઓ હોઈ શકે છે. આ સંશોધકોને એવું માનવા તરફ દોરી જાય છે કે એચડીએસી 10 ડિસેટીલેશન માટેના પરિબળને બદલે નિમણૂક તરીકે વધુ કાર્ય કરી શકે છે. જો કે, એચ. ડી. એ. સી. 10 સાથે હાથ ધરાયેલા પ્રયોગો ખરેખર ડિસેટીલેશન પ્રવૃત્તિ દર્શાવે છે. વર્ગ IV એચ. ડી. એ. સી. એચ. ડી. એ. સી. 11 એચ. ડી. એ. સી. 3 અને 8 સાથે સંબંધિત હોવાનું દર્શાવવામાં આવ્યું છે, પરંતુ તેનો એકંદર ક્રમ અન્ય એચ. ડી. એ. સી. થી તદ્દન અલગ છે, જે તેને તેની પોતાની શ્રેણીમાં લઈ જાય છે. એચ. ડી. એ. સી. 11 તેના એન-ટર્મિનસમાં સ્થિત ઉત્પ્રેરક ક્ષેત્ર ધરાવે છે. તે નર્ડ અથવા એસ. એમ. આર. ટી. જેવા કોઈપણ એચ. ડી. એ. સી. સંકુલમાં સમાવિષ્ટ હોવાનું જણાયું નથી, જેનો અર્થ છે કે તેનું પોતાનું વિશિષ્ટ કાર્ય હોઈ શકે છે. એવું જાણવા મળ્યું છે કે HDAC11 મુખ્યત્વે ન્યુક્લિયસમાં રહે છે. જૈવિક કાર્યો ટ્રાન્સક્રિપ્શન નિયમન ટ્રાન્સક્રિપ્શન પ્રવૃત્તિમાં ફેરફારોને કારણે હિસ્ટોન એસિટિલેશનની શોધ 1964 માં વિસેંટ ઓલફ્રે અને સહકર્મીઓના કાર્યમાં શોધી શકાય છે. જૂથે ધારણા કરી હતી કે એસિટિલ જૂથો દ્વારા સુધારેલા હિસ્ટોન પ્રોટીન હકારાત્મક લાઇસિનમાં નકારાત્મક ચાર્જ ઉમેરે છે, અને આમ, ડીએનએ અને હિસ્ટોન વચ્ચેની ક્રિયાપ્રતિક્રિયામાં ઘટાડો થાય છે. હિસ્ટોન ફેરફારને હવે એક મુખ્ય નિયમનકારી પદ્ધતિ માનવામાં આવે છે જે આનુવંશિક કાર્યોના ઘણા જુદા જુદા તબક્કામાં સામેલ છે. આપણી હાલની સમજ એ છે કે હિસ્ટોન પૂંછડીઓ પર એસિટિલેટેડ લાઇસિન અવશેષો ટ્રાન્સક્રિપ્શનલ સક્રિયકરણ સાથે સંકળાયેલા છે. બદલામાં, ડિસેટીલેટેડ હિસ્ટોન્સ ટ્રાન્સક્રિપ્શનલ દમન સાથે સંકળાયેલા છે. વધુમાં, કેટલાક હિસ્ટોન એસિટિલેશન ગુણ વચ્ચે નકારાત્મક સહસંબંધ જોવા મળ્યા છે. નિયમનકારી પદ્ધતિ બે ગણી હોવાનું માનવામાં આવે છે. લાઇસિન એ એક એમિનો એસિડ છે જે જ્યારે બિનપરિવર્તિત હોય ત્યારે હકારાત્મક ચાર્જ ધરાવે છે. હિસ્ટોન્સની એમિનો ટર્મિનલ પૂંછડીઓ પરની લાઇસિનમાં ક્રોમેટિનની એકંદર રચનાને નબળી પાડવાનું વલણ હોય છે. નકારાત્મક ચાર્જ વહન કરતા એસિટિલ જૂથનો ઉમેરો, હકારાત્મક ચાર્જને અસરકારક રીતે દૂર કરે છે અને તેથી, હિસ્ટોન પૂંછડી અને ન્યુક્લિયોસોમ વચ્ચેની ક્રિયાપ્રતિક્રિયાને ઘટાડે છે. આ સામાન્ય રીતે ચુસ્ત રીતે ભરેલા ન્યુક્લિયોસોમને ખોલે છે અને ટ્રાન્સક્રિપ્શન મશીનરીને ડીએનએ નમૂનાના સંપર્કમાં આવવાની મંજૂરી આપે છે, જે જનીન ટ્રાન્સક્રિપ્શન તરફ દોરી જાય છે. જનીન અનુલેખનનું દમન આ પદ્ધતિના વિપરીત દ્વારા પ્રાપ્ત થાય છે. એસિટિલ જૂથને એચડીએસી ઉત્સેચકોમાંથી એક દ્વારા ડિસેટીલેશન દરમિયાન દૂર કરવામાં આવે છે, જે હિસ્ટોન્સને કોમ્પેક્ટેડ ન્યુક્લિયોસોમ એસેમ્બલી બનાવવા માટે ડીએનએ સાથે વધુ કડક રીતે ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરવાની મંજૂરી આપે છે. કઠોર માળખામાં આ વધારો ટ્રાન્સક્રિપ્શનલ મશીનરીના સમાવેશને અટકાવે છે, અસરકારક રીતે જનીન ટ્રાન્સક્રિપ્શનને શાંત કરે છે. હિસ્ટોન એસિટિલેશનની અન્ય અસર પ્રોટીન બંધન માટે એક મંચ પ્રદાન કરવાની છે. અનુવાદ પછીના ફેરફાર તરીકે, હિસ્ટોન્સનું એસિટિલેશન પ્રોટીનને એસિટિલ જૂથો દ્વારા ચિહ્નિત થયેલ વિસ્તરેલ ક્રોમેટિન તરફ આકર્ષિત કરી શકે છે. એવી ધારણા કરવામાં આવી છે કે હિસ્ટોન પૂંછડીઓ ઓળખ સાઇટ્સ પ્રદાન કરે છે જે ટ્રાન્સક્રિપ્શનલ સક્રિયકરણ માટે જવાબદાર પ્રોટીનને આકર્ષિત કરે છે. હિસ્ટોન કોર પ્રોટીનથી વિપરીત, હિસ્ટોન પૂંછડીઓ ન્યુક્લિયોસોમ કોરનો ભાગ નથી અને પ્રોટીનની ક્રિયાપ્રતિક્રિયાના સંપર્કમાં આવે છે. એક મોડેલ સૂચવે છે કે H3 હિસ્ટોન્સનું એસિટિલેશન અન્ય ટ્રાન્સક્રિપ્શન સંબંધિત સંકુલને આકર્ષિત કરીને જનીન ટ્રાન્સક્રિપ્શનને સક્રિય કરે છે. તેથી, એસિટિલ ચિહ્ન પ્રોટીન ઓળખ માટે એક સ્થળ પ્રદાન કરે છે જ્યાં ટ્રાન્સક્રિપ્શન પરિબળો તેમના બ્રોમોડોમેન દ્વારા એસિટિલેટેડ હિસ્ટોન પૂંછડીઓ સાથે ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરે છે. હિસ્ટોન કોડ પૂર્વધારણા હિસ્ટોન કોડ પૂર્વધારણા એ વિચાર સૂચવે છે કે હિસ્ટોન પર અનુવાદ પછીના ફેરફારોની પેટર્ન, સામૂહિક રીતે, ચોક્કસ સેલ્યુલર કાર્યોને નિર્દેશિત કરી શકે છે. હિસ્ટોન પ્રોટીનના રાસાયણિક ફેરફારો ઘણીવાર ચોક્કસ એમિનો એસિડ પર થાય છે. હિસ્ટોન કોર પર એક અથવા બહુવિધ ફેરફારોનો આ ચોક્કસ ઉમેરો ટ્રાન્સક્રિપ્શન પરિબળો અને સંકુલ દ્વારા અર્થઘટન કરી શકાય છે જે કાર્યાત્મક અસરો તરફ દોરી જાય છે. આ પ્રક્રિયાને એચ. એ. ટી. અને એચ. ડી. એ. સી. જેવા ઉત્સેચકો દ્વારા સરળ બનાવવામાં આવે છે જે હિસ્ટોન્સ પરના ફેરફારોને ઉમેરે છે અથવા દૂર કરે છે, અને ટ્રાન્સક્રિપ્શન પરિબળો કે જે ફેરફાર કોડને પ્રક્રિયા કરે છે અને "વાંચે છે". પરિણામ ટ્રાન્સક્રિપ્શનનું સક્રિયકરણ અથવા જનીનનું દમન હોઈ શકે છે. ઉદાહરણ તરીકે, એસિટાયલેશન અને ફોસ્ફોરાયલેશનનું સંયોજન રંગસૂત્રોના એકંદર માળખાકીય ઘનીકરણ સ્તર પર સહક્રિયાત્મક અસરો ધરાવે છે અને તેથી, તાત્કાલિક પ્રારંભિક જનીનનું ટ્રાન્સક્રિપ્શન સક્રિયકરણ પ્રેરિત કરે છે. એચ4 હિસ્ટોન્સની એસિટિલેશન પેટર્નની તપાસ કરતા પ્રયોગો સૂચવે છે કે લાંબા ગાળાના જનીન અભિવ્યક્તિમાં ફેરફાર કરવા માટે આ ફેરફારની પેટર્ન સામૂહિક રીતે મિટોસિસ અને અર્ધસૂત્રણમાં જાળવવામાં આવે છે. એસિટિલેશન પેટર્ન એચ. એ. ટી. અને એચ. એ. ડી. સી. ઉત્સેચકો દ્વારા નિયંત્રિત થાય છે અને બદલામાં, સ્થાનિક ક્રોમેટિન માળખું સુયોજિત કરે છે. આ રીતે, એસિટિલેશન પેટર્ન પ્રસારિત થાય છે અને પછીની કોષ પેઢીમાં પ્રોટીન બંધન ક્ષમતા અને કાર્યો સાથે એકબીજા સાથે જોડાય છે. બ્રોમોડોમેન બ્રોમોડોમેન એ એક રચના છે જે ન્યુક્લિયોસોમ રિમોડેલિંગ પ્રોટીન દ્વારા હિસ્ટોન્સ પર એસિટિલેટેડ લાઇસિન ઓળખ માટે જવાબદાર છે. એન-અને સી-ટર્મિનલ હિસ્ટોન પૂંછડીના અનુવાદ પછીના ફેરફારો પ્રમોટરને માનવ ટ્રાન્સક્રિપ્શનલ કોએક્ટિવેટર પી. સી. એ. એફ., ટી. એ. એફ. 1, જી. સી. એન. 5 અને સી. આર. ઈ. બી.-બંધનકર્તા પ્રોટીન (સી. બી. પી.) સહિત બ્રોમોડોમેન્સ ધરાવતા વિવિધ ટ્રાન્સક્રિપ્શન પ્રારંભિક પરિબળોને આકર્ષે છે અને જનીન અભિવ્યક્તિનું નિયમન કરવામાં મહત્વ ધરાવે છે. ટ્રાન્સક્રિપ્શન પરિબળોના માળખાકીય વિશ્લેષણ દર્શાવે છે કે પ્રોટીનને એસિટિલેટેડ લાઇસિન સાથે જોડવા માટે અત્યંત સંરક્ષિત બ્રોમોડોમેન્સ જરૂરી છે. આ સૂચવે છે કે ચોક્કસ હિસ્ટોન સાઇટ એસિટિલેશન જનીન ટ્રાન્સક્રિપ્શનલ સક્રિયકરણમાં નિયમનકારી ભૂમિકા ધરાવે છે. માનવ રોગો બળતરા રોગો જનીન અભિવ્યક્તિ હિસ્ટોન એસિટિલેશન અને ડિસેટીલેશન દ્વારા નિયંત્રિત થાય છે, અને આ નિયમન બળતરા જનીનોને પણ લાગુ પડે છે. બળતરા ફેફસાના રોગો એનએફ-κB અને એપી-1 ટ્રાન્સક્રિપ્શન પરિબળ જેવા ચોક્કસ બળતરા જનીનોની અભિવ્યક્તિ દ્વારા વર્ગીકૃત કરવામાં આવે છે. બળતરા ફેફસાના રોગો માટે કોર્ટીકોસ્ટેરોઈડ્સ અને થિયોફિલિન સાથેની સારવાર બળતરા જનીનોને બંધ કરવા માટે એચ. એ. ટી./એચ. ડી. એ. સી. પ્રવૃત્તિમાં દખલ કરે છે. ખાસ કરીને, જનીન અભિવ્યક્તિ માહિતીએ અસ્થમાના દર્દીઓમાં એચ. એ. ટી. ની પ્રવૃત્તિમાં વધારો અને એચ. ડી. એ. સી. પ્રવૃત્તિના સ્તરમાં ઘટાડો દર્શાવ્યો હતો. ક્રોનિક અવરોધક પલ્મોનરી રોગ ધરાવતા દર્દીઓએ દર્શાવ્યું હતું કે એચ. એ. ટી. પ્રવૃત્તિના અપરિવર્તિત સ્તરો સાથે એચ. ડી. એ. સી. પ્રવૃત્તિમાં એકંદર ઘટાડો થયો છે. પરિણામો દર્શાવે છે કે બળતરા ફેફસાના રોગોમાં એચ. એ. ટી./એચ. ડી. એ. સી. પ્રવૃત્તિ સંતુલન માટે મહત્વપૂર્ણ ભૂમિકા છે અને સંભવિત ઉપચારાત્મક લક્ષ્યો પર આંતરદૃષ્ટિ પ્રદાન કરે છે. જનીનોમાં એપિજેનેટિક ફેરફારોના અનુલેખન દરમિયાન નિયમનકારી ભૂમિકાને કારણે, તે આશ્ચર્યજનક નથી કે એસિટિલેશન જેવા એપિજેનેટિક માર્કર્સમાં ફેરફારો, કેન્સરના વિકાસમાં ફાળો આપી શકે છે. ગાંઠના કોષોમાં એચડીએસીની અભિવ્યક્તિ અને પ્રવૃત્તિ સામાન્ય કોષોથી ઘણી અલગ હોય છે. એચડીએસીની અતિશય અભિવ્યક્તિ અને વધેલી પ્રવૃત્તિ ટ્યુમરિજેનેસિસ અને મેટાસ્ટેસિસની લાક્ષણિકતા હોવાનું દર્શાવવામાં આવ્યું છે, જે ટ્યુમર સપ્રેસર જનીનોની અભિવ્યક્તિ પર હિસ્ટોન ડિસેટીલેશનની મહત્વપૂર્ણ નિયમનકારી ભૂમિકા સૂચવે છે. એક ઉદાહરણ પી300 અને સી. બી. પી. માં હિસ્ટોન એસિટિલેશન/ડિસિટિલેશનની નિયમન ભૂમિકા છે, જે બંને ઓન્કોજેનેસિસમાં ફાળો આપે છે. યુ. એસ. ફૂડ એન્ડ ડ્રગ એડમિનિસ્ટ્રેશન (એફડીએ) દ્વારા 2006 માં મંજૂર કરાયેલ, વોરિનોસ્ટેટ વિકાસમાં રહેલી કેન્સર વિરોધી દવાઓ માટેની નવી શ્રેણીનું પ્રતિનિધિત્વ કરે છે. વોરિનોસ્ટેટ હિસ્ટોન એસિટિલેશન મિકેનિઝમ્સને લક્ષ્ય બનાવે છે અને કેન્સરગ્રસ્ત કોષોમાં અસામાન્ય ક્રોમેટિન રિમોડેલિંગને અસરકારક રીતે અટકાવી શકે છે. વોરિનોસ્ટેટના લક્ષ્યાંકોમાં એચડીએસી1, એચડીએસી2, એચડીએસી3 અને એચડીએસી6નો સમાવેશ થાય છે. કાર્બન સ્ત્રોતની ઉપલબ્ધતા કેન્સરમાં હિસ્ટોન એસિટિલેશનમાં પ્રતિબિંબિત થાય છે. ગ્લુકોઝ અને ગ્લુટામાઇન એ મોટાભાગના સસ્તન પ્રાણીઓના કોષોના મુખ્ય કાર્બન સ્ત્રોતો છે, અને ગ્લુકોઝ ચયાપચય હિસ્ટોન એસિટિલેશન અને ડિસિટિલેશન સાથે નજીકથી સંબંધિત છે. ગ્લુકોઝની ઉપલબ્ધતા એસિટિલ-કોએના અંતઃકોશિક પૂલને અસર કરે છે, જે કેન્દ્રિય ચયાપચય મધ્યવર્તી છે જે હિસ્ટોન એસિટિલેશનમાં એસિટિલ દાતા પણ છે. ગ્લુકોઝને પાયરુવેટ ડિહાઇડ્રોજિનેઝ કોમ્પ્લેક્સ (પી. ડી. સી.) દ્વારા એસિટિલ-સી. ઓ. એ. માં રૂપાંતરિત કરવામાં આવે છે, જે ગ્લુકોઝ-વ્યુત્પન્ન પાયરુવેટમાંથી એસિટિલ-સી. ઓ. એ. ઉત્પન્ન કરે છે; અને એડેનોસિન ટ્રાઇફોસ્ફેટ-સિટ્રેટ લાઇઝ (એ. સી. એલ. વાય.) દ્વારા, જે ગ્લુકોઝ-વ્યુત્પન્ન સાઇટ્રેટમાંથી એસિટિલ-સી. ઓ. એ. ઉત્પન્ન કરે છે. પીડીસી અને એસીએલવાય પ્રવૃત્તિ ગ્લુકોઝની ઉપલબ્ધતા પર આધાર રાખે છે, જે હિસ્ટોન એસિટિલેશનને પ્રભાવિત કરે છે અને પરિણામે જનીન અભિવ્યક્તિ અને કોષ ચક્રની પ્રગતિમાં ફેરફાર કરે છે. એસીએલવાય અને પીડીસીનું નિયમન મેટાબોલિક રિપ્રોગ્રામિંગમાં ફાળો આપે છે અને બહુવિધ કેન્સરના વિકાસને પ્રોત્સાહન આપે છે. તે જ સમયે, ગ્લુકોઝ મેટાબોલિઝમ NAD +/NADH ગુણોત્તર જાળવે છે, અને NAD + એ SIRT-મધ્યસ્થીવાળા હિસ્ટોન ડિસેટીલેશનમાં ભાગ લે છે. એસ. આઈ. આર. ટી. ઉત્સેચકની પ્રવૃત્તિ વિવિધ દુર્ભાવનાઓમાં બદલાઈ જાય છે, અને એસ. આઈ. આર. ટી. 6 ને અટકાવે છે, જે એક હિસ્ટોન ડેસેટિલેઝ છે જે એસિટિલેટેડ એચ3કે9 અને એચ3કે56 પર કાર્ય કરે છે, જે ટ્યુમરિજેનેસિસને પ્રોત્સાહન આપે છે. એસ. આઈ. આર. ટી. 7, જે એચ3કે18ને નિષ્ક્રિય કરે છે અને તે રીતે લક્ષિત જનીનોના અનુલેખનને દબાવે છે, તે રૂપાંતરિત સ્થિતિમાં કોષોને સ્થિર કરવા માટે કેન્સરમાં સક્રિય થાય છે. પોષક તત્ત્વો એસ. આઈ. આર. ટી. પ્રવૃત્તિમાં ફેરફાર કરે છે. ઉદાહરણ તરીકે, લાંબી સાંકળવાળા ફેટી એસિડ્સ એસ. આઈ. આર. ટી. 6 ના ડેસિટીલેઝ કાર્યને સક્રિય કરે છે, અને આ હિસ્ટોન એસિટિલેશનને અસર કરી શકે છે. મગજના ચોક્કસ પ્રદેશોમાં હિસ્ટોન પૂંછડીના એપિજેનેટિક ફેરફારો વ્યસનમાં કેન્દ્રિય મહત્વ ધરાવે છે, અને વ્યસન પરનું મોટાભાગનું કાર્ય હિસ્ટોન એસિટિલેશન પર કેન્દ્રિત છે. એકવાર ચોક્કસ એપિજેનેટિક ફેરફારો થાય છે, તે લાંબા સમય સુધી ચાલતા "મોલેક્યુલર ડાઘ" હોવાનું જણાય છે જે વ્યસનની દ્રઢતા માટે જવાબદાર હોઈ શકે છે. સિગારેટના ધુમ્રપાન કરનારાઓ (યુ. એસ. ની લગભગ 21 ટકા વસ્તી) સામાન્ય રીતે નિકોટિનના વ્યસની હોય છે. ઉંદરની નિકોટિન સારવારના 7 દિવસ પછી, મગજના ન્યુક્લિયસ એક્યુમબેન્સમાં એફ. ઓ. એસ. બી. પ્રમોટર પર હિસ્ટોન એચ3 અને હિસ્ટોન એચ4 બંનેનું એસિટિલેશન વધારવામાં આવ્યું હતું, જેના કારણે એફ. ઓ. એસ. બી. અભિવ્યક્તિમાં 61 ટકાનો વધારો થયો હતો. આનાથી સ્પ્લાઇસ વેરિઅન્ટ ડેલ્ટા એફ. ઓ. એસ. બી. ની અભિવ્યક્તિમાં પણ વધારો થશે. મગજના ન્યુક્લિયસ એક્યુમબેન્સમાં, ડેલ્ટા એફ. ઓ. એસ. બી. વ્યસનના વિકાસમાં "સતત મોલેક્યુલર સ્વીચ" અને "માસ્ટર કંટ્રોલ પ્રોટીન" તરીકે કાર્ય કરે છે. અમેરિકાની લગભગ 7 ટકા વસ્તી દારૂના વ્યસની છે. 5 દિવસ સુધી દારૂના સંપર્કમાં રહેલા ઉંદરોમાં, મગજના એમીગડાલા સંકુલમાં પ્રોનોસિસેપ્ટિન પ્રમોટરમાં હિસ્ટોન 3 લાઇસિન 9 એસિટિલેશનમાં વધારો થયો હતો. આ એસિટિલેશન એ પ્રોનોસિસેપ્ટિન માટે સક્રિય ચિહ્ન છે. નોસિસેપ્ટિન/નોસિસેપ્ટિન ઓપિઓઇડ રીસેપ્ટર સિસ્ટમ આલ્કોહોલની રિઇન્ફોર્સિંગ અથવા કન્ડીશનીંગ અસરોમાં સામેલ છે. યુ. એસ. ની લગભગ 0.5% વસ્તીમાં કોકેનનું વ્યસન જોવા મળે છે. ઉંદરમાં પુનરાવર્તિત કોકેન વહીવટ એક મગજના "પુરસ્કાર" પ્રદેશમાં [ન્યુક્લિયસ એક્યુમબેન્સ (એનએસી)] માં 1,696 જનીનો પર હિસ્ટોન 3 (એચ3) અથવા હિસ્ટોન 4 (એચ4) નું હાયપરએસિટીલેશન અને 206 જનીનો પર ડીએસીટાઈલેશન પ્રેરિત કરે છે. ક્રોનિક કોકેન એક્સપોઝર પછી ઉંદરના એન. એ. સી. માં અગાઉના અભ્યાસોમાં દર્શાવવામાં આવેલા ઓછામાં ઓછા 45 જનીનો, એચ 3 અથવા એચ 4 ના હાયપરએસિટીલેશન સાથે સંકળાયેલા હોવાનું જાણવા મળ્યું હતું. આમાંના ઘણા વ્યક્તિગત જનીનો કોકેન એક્સપોઝર સાથે સંકળાયેલા વ્યસનના પાસાઓ સાથે સીધા સંબંધિત છે. ઉંદરના નમૂનાઓમાં, તમાકુના ધુમાડાના ઉત્પાદનો, આલ્કોહોલ, કોકેન, હેરોઇન અને મેથામ્ફેટામાઇન સહિતના ઘણા એજન્ટો મગજના ડીએનએને નુકસાન પહોંચાડે છે. ડીએનએ નુકસાનના સમારકામ દરમિયાન કેટલીક વ્યક્તિગત સમારકામની ઘટનાઓ નુકસાનના સ્થળો પર હિસ્ટોન્સના એસિટિલેશનમાં ફેરફાર કરી શકે છે, અથવા અન્ય એપિજેનેટિક ફેરફારોનું કારણ બની શકે છે, અને આમ ક્રોમેટિન પર એપિજેનેટિક ડાઘ છોડી શકે છે. આવા એપિજેનેટિક ડાઘ સંભવતઃ વ્યસનમાં જોવા મળતા સતત એપિજેનેટિક ફેરફારોમાં ફાળો આપે છે. 2013 માં, 12 કે તેથી વધુ ઉંમરના 22.7 લાખ લોકોને ગેરકાયદેસર ડ્રગ અથવા દારૂના ઉપયોગની સમસ્યા માટે સારવારની જરૂર હતી (12 કે તેથી વધુ ઉંમરના 8.6 ટકા લોકો). અન્ય વિકૃતિઓ ટ્રાન્સક્રિપ્શન એક્ટિવેટર્સની પહોંચને મંજૂરી આપવા અથવા નકારવા માટે ક્રોમેટિનની રચનામાં ફેરફાર કરી શકાય છે તે વિચાર દ્વારા સૂચવવામાં આવે છે, હિસ્ટોન એસિટિલેશન અને ડેસિટિલેશનના નિયમનકારી કાર્યો જનીનો સાથે અસર કરી શકે છે જે અન્ય રોગોનું કારણ બને છે. હિસ્ટોન ફેરફારો પરના અભ્યાસો ઘણા નવીન ઉપચારાત્મક લક્ષ્યો જાહેર કરી શકે છે. વિવિધ કાર્ડિયાક હાયપરટ્રોફી મોડેલોના આધારે, એવું દર્શાવવામાં આવ્યું છે કે કાર્ડિયાક સ્ટ્રેસ જનીન અભિવ્યક્તિમાં ફેરફાર અને કાર્ડિયાક કાર્યમાં ફેરફાર કરી શકે છે. આ ફેરફારો HATs/HDACs પોસ્ટટ્રાન્સલેશનલ મોડિફિકેશન સિગ્નલિંગ દ્વારા મધ્યસ્થી કરવામાં આવે છે. એચડીએસી અવરોધક ટ્રાઇકોસ્ટેટિન એ તણાવ પ્રેરિત કાર્ડિયોમાયોસાઇટ ઓટોફેગીને ઘટાડવાની જાણ કરવામાં આવી હતી. પી300 અને સી. આર. ઇ. બી.-બંધનકર્તા પ્રોટીન પરના અભ્યાસો સેલ્યુલર એચ. એ. ટી. પ્રવૃત્તિ સાથે કાર્ડિયાક હાયપરટ્રોફી સાથે સંકળાયેલા છે, જે જી. એ. ટી. એ. 4, એસ. આર. એફ. અને એમ. ઇ. એફ. 2 જેવા હાયપરટ્રોફી પ્રતિભાવશીલ જનીનો સાથે હિસ્ટોન એસિટિલેશન સ્થિતિની આવશ્યક ભૂમિકા સૂચવે છે. એપિજેનેટિક ફેરફારો પણ ન્યુરોલોજીકલ ડિસઓર્ડર્સમાં ભૂમિકા ભજવે છે. હિસ્ટોનના ફેરફારનું નિયમન અનિયંત્રિત જનીન અભિવ્યક્તિ માટે જવાબદાર હોવાનું જણાયું છે અને તેથી તે સ્કિઝોફ્રેનિયા અને હંટીંગ્ટન રોગ જેવી ન્યુરોલોજીકલ અને મનોવૈજ્ઞાનિક વિકૃતિઓ સાથે સંકળાયેલું છે. વર્તમાન અભ્યાસો સૂચવે છે કે એચડીએસી પરિવારના અવરોધકો ન્યુરોલોજીકલ અને માનસિક વિકૃતિઓની વિશાળ શ્રેણીમાં ઉપચારાત્મક લાભો ધરાવે છે. ઘણી ન્યુરોલોજીકલ વિકૃતિઓ માત્ર મગજના ચોક્કસ પ્રદેશોને અસર કરે છે; તેથી, સુધારેલી સારવાર માટે વધુ તપાસ માટે એચડીએસીની વિશિષ્ટતાની સમજ હજુ પણ જરૂરી છે. હિસ્ટોન એસિટિલટ્રાન્સફેરેઝ હિસ્ટોન ડેસિટાઇલેઝ હિસ્ટોન મિથાઇલેશન ફોસ્ફોરાયલેશન ન્યુક્લિયોસોમ સંદર્ભો બાહ્ય કડીઓ હિસ્ટોન પૂંછડી એસિટાઇલેશન અને ડેસિટાઇલેશનનું એનિમેશનઃ કાર્બનિક પ્રતિક્રિયાઓ પ્રોટીન અનુવાદ પછીના ફેરફાર