Открыты в 1884 A. Kossel. Содержание их в ядре по молекулярному весу примерно такое же, как и ДНК. Долгое время гистоны считали весьма подходящим на роль генетического материала, а позже когда с носителем генетической информации разобрались гистоны стали считать разнородной группой регуляторов экспрессии. Однако, как оказалось позже, этот вывод был следствием ошибки – гистоны выделять из солевого раствора полученного из тимуса, который изобилует протеазами. Протеазы, конечно, резали белки поэтому, так много типов гистонов обнаруживали, когда на самом деле это были кусочки белков совсем немногочисленной группы. Позже догадались проводить экстракцию кислотой – тогда и выяснилось, что гистонов всего 5 типов. Гистоны всерьез стали рассматриваться как специфические регуляторные элементы, осуществляющие контроль транскрипции, путем комбинации 5 вариантов. Эта идея тем более подтверждалась видимым различием в относительном содержании отдельных гистонов, что противоречило регулярной организации их в хроматине. Однако эти предположения потеряли силу, когда обнаружили ту самую регулярную организацию гистоновых комплексов в микроскоп.

Гистоны это основные белки с изоэлектрической точкой 10,5-12,0.  Молекулярная масса от 11000 до 23000 Да. Основность этих белков обусловлена высоким содержанием – 21-30%  аргинина и лизина (относятся к группе аминокислот с положительнозаряженной полярной группой), они никогда не содержат триптофана. Гистоны легко отделяются от ДНК с помощью экстракции в растворе солей большой концентрации. Каждый гистон состоит из одной единственной полипептидной цепи.

 

Гистон	Мм (кДа)	Число амкисл. ост.	Содержание Lys
Н1	23	215	++++
Н2А	14,5	129	++
Н2В	13,7	125	++
Н3	15,3	135	+, много Arg
Н4	11,3	102	+

 

 

 

 

 

 

 В клетках подавляющего большинства эукариот различают 5 фракций – Н1, Н2А, Н2В, Н3, Н4. В одном ядре по 60 млн копий каждого типа. Соотношение фракций Н2А, Н2В, Н3, Н4 одинаково, но Н1 меньше в 2 раза.

Н2А, Н2В, Н3, Н4 - это коровые гистоны. Они схожи по своим свойствам и отличаются большой консервативностью: у теленка и гороха гистоны Н3 отличаются

всего двумя аминокислотными заменами, а Н2А имеют отличия только в четырех позициях. Молекулы всех четырех типов состоят из двух частей:

1)на гидрофобном С-конце белка образуется глобула. Последовательность аминокислот в этом домене образует три α-спирали. Карбоксильный конец участвует в гистон-гистоновых взаимодействиях и взаимодействии гистон- ДНК. 

2)N-терминальный конец несет на себе основную массу основных аминокислот – остатков лизина и имеет положительный заряд. Заряженный N-конец (хвост) подвержен множеству пост-трансляционных модификаций. Эти модификации играют ключевую роль в функционировании хроматина и главным образов в ходе развития организма.

Следует отметить, что консервативными являются как последовательности С-концевой глобулы,  так и N-терминального хвоста.

Хроматин большинства эукариот содержит ещё и пятый тип гистонов - Н1 (у дрожжей его вроде как нет). Это самый основный и самый тяжелый гистон. В отличие от коровых Н1 имеет центральный домен в виде глобулы и два очень заряженных N- и C-терминальных конца. Центральный домен состоит из 3 α-спиралей и примыкающего к ним β-слоя. Это чрезвычайно вариабельный по своему аминокислотному составу и структуре гистон, а его концы интенсивно вовлекается в пост-трансляционные модификации. Н1 представлен набором фракций от 5 до 8. Все различаются между собой по силе  взаимодействия с ДНК. Н1 обладает внутривидовой и тканеспецифичной изменчивостью. Варьируют по электрофоретической подвижности и аминокислотному составу. Великое множество генов Н1 дивергировали настолько, что их можно считать генами разных белков. Н1 – один из факторов изменчивости, который имеет отношение к адаптивной эволюции. Показана корреляция между изменениями длины гистона и темпами эволюции насекомых. Проанализировали аллельный состав фракций Н1 у 1000 образцов гороха из разных регионов. Наблюдается изменчивость длины молекулы – чем ниже средняя температура в регионе, тем больше длина белка. Линии с более короткими гистонами характеризуются большими размерами и продуктивностью. Таким образом изменение последовательности генов Н1 отражается в изменчивости количественных признаков.

В эритроцитах курицы и других птиц, рептилий и рыб вместо гистона Н1 обнаруживают гистон Н5. Этот гистон также обогащен лизином как и Н1, но  содержит большое количество аргинина. Длина молекулы составляет 185 аминокислотных остатков. Замещение Н1 на Н5 ведет к полной инактивации генома (механизм терминальной дифференцировки).

В дифференцированных неделящихся клетках можно встретить еще один аналог Н1 – гистон Н1°. Характерные признаки семейства Н1°-Н5:

1)консервативная структура гидрофобного глобулярного кластера

2)вариабельность N- и C- концевых участков

3)возможность синтеза не синхронно с репликацией ДНК

Анализ первичной структуры позволяет предположить что гистоны произошли от общего предшественника.

Появление связано:

1)с усложнением структуры хроматина

2)появлением новых регуляторных механизмов

Не все эукариотические организмы имеют гистоны – у динофлагелят их функцию выполняют совсем другие белки, а в сперматозоидах млекопитающих протамины. Гистоны регулируют экспрессию генов, влияют на ход эмбриональной дифференцировки.