Der Histon Code ist die Zusammenfassung von epigenetischen Histonmodifizierungen und ihrer Funktionen (Jenuwein & Allis, 2001).

Wenn man sich Histone näher ansieht ist es auffallend, dass Sie aus einem globulären (kugelförmigen) Teil mit unstrukturierten (ausgestreckten) Enden (N und C Terminus) bestehen. Die globulären Bereiche der Histone bilden den Kern des Nukleosoms, welches von der DNA umwickelt ist. Die unstrukturierten Enden im Gegenteil ragen aus der Nukleosomstruktur heraus.

Histone können in unstrukturierten und globulären Bereichen chemisch modifiziert werden. Dies sind epigenetische Modifizierungen. Im laufe der letzten Jahrzenten wurden hunderte von Histonmodifizierungen entdeckt, die jetzt in einem sogenannten ‘Histon-Code’ zusammengefasst sind. Die meist studierten Modifizierungen sind Acetylierung (Ac), Methylierung (Me), Phosphorylierung (P) und Ubiquitinierung (Ub).

Bei der Beschreibung von Histonmodifizierungen wird eine bestimmte Nomenklatur benutzt.

Es wird angezeigt:
(1) Welches Histon modifiziert ist (H2A, H2B, H3 oder H4).
(2) Die Aminosäure welche modifiziert ist und ihre Position innerhalb des Histonproteins (z.B Lysin 9, K9).
(3) Die Art der Modifizierung (z.B Methylierung - Me, Acetylierung -Ac, Ubiquitinylierung –Ub etc.).
(4) Die Anzahl der chemischen Gruppen, welche angebunden sind. In vielen Fällen können eine, zwei oder sogar drei gleiche chemische Moleküle an die Aminosäure angebunden werden. (z.B me1, me2 oder me3).

Beispiele:
H3K9me3 – Dreifache Methylierung der Lysine Aminosäure in der neunten Position des H3 Histonproteins.
H3K9ac – Acetylierung der Lysine Aminosäure in der neunten Position des H3 Histonproteins.

Histonmodifizierungen können auf zwei Weisen das Genom beeinflussen.

1. Durch Hemmung und Förderung der Bindung von Faktoren
Unterschiedliche Histonmodifizierungen können Bindeplatformen für verschiedene regulative Faktoren sein. H3K9ac und H3K4me3 können zum Beispiel die Bindung von ‘Aktivatoren’ fördern und von ‘Inhibitoren’ hemmen. Dies führt zur ‘Öffnung’ des Chromatins und Genaktivierung. H3K27me3, H3K9me3 und H3K20me3 anderseits sind Beispiele von Modifizierungen, die Bindung von ‘Inhibitoren’ fördern und ‘Aktivatoren’ hemmen. Dies führt zu einer geschlossenen Chromatinstruktur, in der Gene inaktiv sind. Somit sind Histonmodifizierung sozusagen Signale für die Bindung von regulativen Faktoren.

2. Direkte Änderung der DNA-Histon Struktur
Manche Histonmodifizierungen, vor allem im globulären Bereich an Kontaktstellen zwischen Histonen und der DNA, können die Chromatinstruktur direkt ändern. Manche Modifizierungen fördern die Abwicklung von der DNA vom Histonkern (z.B. H3K122ac) und andere fördern die engere Wicklung (H3K64me).
Oftmals wird eine Kombination von obig genannten Mechanismen verwendet um die erwünschte Chromatinstruktur zu erlangen.