Линкерните хистони са есенциални белтъци при висшите еукариоти. Тяхното присъствие е необходимо за сглобяването и кондензацията на хроматиновия филамент във вторична структура, както и за формирането на хроматинови структури от по-висок порядък. Линкерните хистони обикновено имат тристранна структура: къса неструктурирана N-крайна опашка (NTD, ~20 АК), относително консервативен и стабилно нагънат централен глобуларен домен (GD, 80 АК) и богата на лизин неструктурирана С-крайна опашка (CTD, 100 АК). NTD показва по-голяма дивергенция в секвенцията между видовете. Аминокиселинният състав на NTD на H1 е характерен за вътрешно неподредена област. Пептидите на NTD на H1 са неструктурирани във воден разтвор, но придобиват α-спирална структура в присъствието на стабилизиращи спиралата разтворители или при взаимодействие с ДНК. Глобуларният домен (GD) на линкерния хистон е необходим и достатъчен за структурно-специфично свързване към нуклеозоми, но не е достатъчен за компактизация на хроматина. GD е по-консервативен между подтиповете в сравнение с NTD или CTD и за разлика от тези домени, той приема стабилен ДНК-свързващ мотив тип ‘winged’ helix-turn-helix.
С-краен домен (CTD) на H1.
CTD е необходим за високоафинитетното свързване на H1 към нуклеозомите in vitro и in vivo и е ключов за кондензацията на хроматина. CTD в различните H1 изоформи е богат на лизини (нетен положителен заряд ~30–50), което съответства на ролята му в екраниране на отрицателно заредената ДНК в компактен хроматин. В съответствие с това, фосфорилирането на CTD, което е зависимо от клетъчния цикъл, променя състоянието на кондензация на хроматина и вероятно е от значение за митозата.
Изоформи на линкерния хистон H1.
При човек и мишка се експресират 11 подтипа на H1: пет соматични, репликационно-зависими подтипа (H1.1–H1.5/H1A–H1E), два соматични, репликационно-независими (H1.0 и H1X) и четири, които се срещат в половите клетки (H1oo, H1t, H1T2 и H1LS1). Наличните данни сочат, че подтиповете имат както припокриващи се (екраниране на ДНК, компактизация на филамента), така и специфични функции. Някои функции на H1, като например глобалното оформяне на хроматиновата структура, са взаимозаменяеми между подтиповете. Специфичният ефект на H1 изоформите се демонстрира от факта, че експресията на някои от тях повлиява по-различен начин генната експресия. В допълнение, ембрионалните изоформи и тези в половите клетки се предполага, че проявяват специфични функции. Типичен пример са ембрионалните H1 изоформи, тъй като тяхната С-крайна опашка е обогатена с отрицателно заредени аминокиселини. Така, екранирането на ДНК в хроматина е по-слабо изразено, което води до относително рехава хроматинова структура, съществена за ранното развитие.
Свързване на H1 и кондензация на хроматиновия филамент.
Хроматинът „превключва“ между различни конформации in vitro и in vivo по H1-зависим начин. Все още обаче не е напълно изяснено как се постига това. Нашата лаборатория наскоро частично изясни този въпрос. Нашите данни за кристалната структура на хексануклеозомен масив, свързан с линкерен хистон H1, заедно с in vitro проучвания на 6-, 12- и 24-нуклеозомни масиви, свързани с H1, показват двуспирална конфигурация, в която нуклеозомите се подреждат една върху друга чрез унифицирани повърхности, като приемат плоска „зиг-заг“ организация. С помощта на криоелектронна микроскопия (cryo-EM) идентифицирахме йонни условия, при които плоският масив съществува едновременно с усукана конформация, характерна за компактна 30-nm фибрила, и показахме, че леко увеличение на концентрацията на Mg2+ преференциално стабилизира усуканото състояние.