¿De qué manera la acetilación de las lisinas en las colas N-terminales de las histonas afecta realmente qué tan accesible es el ADN a la polimerasa?

No hay diferencia causada por la acetilación de una lisina específica. La acetilación se correlaciona de manera universal con el aumento de la actividad genética, por dos razones:

1. Neutraliza la carga positiva sobre las lisinas (K) y permite que el ADN cargado negativamente afloje su asociación con las histonas.

2. Crea sitios de acoplamiento para proteínas, que ayudan a abrir la cromatina o reclutan otras proteínas que abren la cromatina.

El diagrama en los detalles de la pregunta muestra solo un nucleosoma, por lo que el ADN no parece estar interactuando con las colas de histonas. En realidad, así es como el ADN empaquetado termina buscando, por lo que hay interacciones:

En primer lugar, esta imagen de caricatura exagera enormemente el tamaño de las “colas” en relación con el octámero de histona completo, por lo que es fácil tener la impresión que tiene. Sin embargo, la acetilación de ciertos residuos de lisina induce un cambio de conformación en el complejo ADN-Histona, tanto “relajando” el tipo de cromatina como “aflojando” un poco la cadena de ADN del octámero. Esto permite que factores de transcripción como TFIID tengan acceso al promotor, necesarios para la transcripción activa.

Esta imagen es más descriptiva, creo, aunque puedes ignorar todo menos la fila superior:

“TFIID es la primera proteína que se une al ADN durante la formación del complejo de transcripción previo a la iniciación de la ARN polimerasa II (ARN Pol II). La unión de TFIID al recuadro TATA en la región promotora del gen inicia el reclutamiento de otros factores necesarios para que el ARN Pol II comience la transcripción. “ Factor de transcripción II D – Wikipedia

PD: Si está interesado en la parte inferior de la caricatura, la acetilación de histonas y otras alteraciones epigenéticas son factores importantes en muchos cánceres. Ver: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc

¿Eso ayuda, Usama?

Me voy a centrar en tu parte “la cola de la terminal N no se une al ADN”.

El ADN no necesita unirse a eso. La acetilación o metilación de los carriles de histonas crean “signos” o “señales” para ciertas proteínas en la célula que interactúan con el ADN. Estos incluyen factores de transcripción y remodeladores nucleosoma.

El acceso al ADN está regulado por la maquinaria de remodelación nucleosomal, que generalmente son complejos de proteínas. Estas proteínas contienen dominios llamados bromodominio y cromodominio que reconocen las marcas de acetilación y metilación respectivamente. A continuación, llevan a cabo ciertas modificaciones: reposicionamiento de nucleosomas, sustitución de las histonas canónicas por no canónicas o eyección de las proteínas del nucleosoma por completo.

Cuando el ADN está así “expuesto” en virtud de su unión en relación con las proteínas del núcleo del nucleosoma, la accesibilidad facilita la expresión génica.

En cuanto a si solo se modifican las colas: H3 y H4 recién sintetizados tienen sus lisinas acetiladas (H3K56Ac y H4K91Ac). Esto ayuda a distinguirlos de las antiguas histonas parentales durante el reensamblaje de nucleosomas después de la replicación.

La lisina es un aminoácido con carga positiva, por lo que la proteína rica en lisina (histonas) puede atraer al ADN cargado negativamente y enrollarlo para condensarlo. Imaginemos si la región de unión del promotor se enrolla estrechamente y oculta entre las histonas. La ARN polimerasa no puede interactuar.

La acetilación de histonas (de lisinas) por HAT permite que la forma condensada de ADN se relaje y permita la expresión génica. Por el contrario, las HDAC pueden revertir el proceso desactivando el gen desacetilando las histonas. Esta es una de las formas en que funciona la epigenética.