Hassan, Y. I., & Zempleni, J. (2006). Epigenetic regulation of chromatin structure and gene function by biotin. The Journal of nutrition, 136(7), 1763-1765.
Las modificaciones covalentes de las histonas son un componente crucial de los eventos epigenéticos que regulan las estructuras de la cromatina y la función del gen. Se ha proporcionado evidencia de que los residuos de lisina distintos en las histonas se modifican mediante la unión covalente de la vitamina biotina, catalizada por la biotinidasa y la holocarboxilasa sintetasa.
La biotinilación de histonas parece conservarse en todas las especies. Los siguientes sitios de biotinilación se han identificado mediante el uso de espectrometría de masas y biotinilación enzimática de péptidos sintéticos: K9, K13, K125, K127 y K129 en las histonas H2A, K4, K9 y K18 en la histona H3 y K8 y K12 en la histona H4. Se ha proporcionado evidencia de que la histona H4 biotinilada está enriquecida en heterocromatina pericentrométrica, y que la biotinilación de la histona H4 participa en el silenciamiento génico, condensación mitótica de la cromatina, y la respuesta celular al daño del ADN. La biotinilación de histonas es un proceso reversible y depende del suministro de biotina exógena, pero las identidades de las histonas de las debiotinasas siguen siendo inciertas.
Proponemos que algunos efectos de la deficiencia de biotina se pueden atribuir a estructuras anormales de la cromatina.
En conclusión, nuestro conocimiento de las funciones biológicas potenciales de la biotina se ha ampliado dramáticamente por la reciente demostración de la biotinilación mediada por enzimas de las histonas. Esta observación ofrece un mecanismo interesante para la regulación epigenética de la estructura de la cromatina y la función del gen por la biotina. En los últimos cinco años, el campo ha avanzado gracias a la generación de una variedad de herramientas analíticas.
Por ejemplo, se han generado anticuerpos específicos de sitio sobre la base de la identificación de sitios de biotinilación en histonas, y se han generado modelos de inactivación de las enzimas que median la biotinilación de histonas en células humanas y Drosophila. Usando estas herramientas, se ha proporcionado evidencia de que la biotinilación de histonas desempeña un papel en las estructuras de heterocromatina, el silenciamiento génico, la condensación mitótica de la cromatina y la reparación del ADN.
Las implicaciones de estos hallazgos para la nutrición con biotina son inciertas, pero emocionantes. Por ejemplo, los efectos teratogénicos e inmunosupresores de la deficiencia de biotina han sido demostrados por el grupo de Mock y otros equipos de investigación, y se puede imaginar que muchos de los efectos conocidos de la deficiencia de biotina pueden atribuirse a estructuras de cromatina anormales.