In eukaryotischen Zellkernen ist etwa 150 bp DNA um den Histonen-Oktamer gewickelt, der aus zwei Kopien von vier Kernhistonen (d. h., H2A, H2B, H3 und H4) besteht, um einen Nucleosom zu bilden, das die grundlegende Einheit des Chromatins darstellt. Posttranslationale Modifikationen dieser Histone spielen eine entscheidende Rolle für die Genomfunktion, einschließlich der Regulation der Transkription und der Aufrechterhaltung der Genomintegrität [1]. Da H3 und H4 stabiler in Nucleosomen integriert sind als H2A und H2B , können die Modifikationen auf H3 und H4 als langfristiges Gedächtnis epigenetischer Regulation dienen[2].

Das Histone H3 wurde posttranslational unter allen Histonen am intensivsten modifiziert. Dreizehn acetylierte K-Reste wurden im menschlichen Histone H3 identifiziert, laut der CPLM 4.0-Datenbank[3], einschließlich K4, K9, K14, K18, K23, K27, K36, K37, K56, K64, K79, K115 und K122. Die meisten davon wurden berichtet, einen Einfluss auf die Patienten' Ergebnisse in verschiedenen Krebsarten zu haben[4]. Bemerkenswert ist, dass in Eukaryoten Histone-Varianten existieren, wobei mehrere Varianten für das Histone H3 im Menschen identifiziert wurden. Diese werden in kanonische Varianten (H3.1 und H3.2) und Ersatzvarianten (H3.3, CENP-A, H3t, H3.X und H3.Y) kategorisiert. H3.1, H3.2 und H3.3 sind die häufigsten Varianten und teilen einen hohen Grad an Sequenzähnlichkeit (über 96 % für H3.1/H3.2 vs. H3.3 und über 99 % für H3.1 vs. H3.2). Diese Variantengruppen können daher ähnliche PTMs auf konservierten Aminosäureresten haben. Allerdings werden H3.1 und H3.2 vorwiegend in Heterochromatin gefunden, während H3.3 mit Euchromatin assoziiert ist [5].

Modifikationen auf Histone H4 sind ebenfalls bekannt zu sein an der Genregulation und Genomerhaltung beteiligt [6]. Lysin-Reste im H4 N-terminalen Schwanz (d. h., H4K5, H4K8, H4K12 und H4K16) sind die wichtigsten Acetylierungsstellen. Diese Acetylierungen werden vorwiegend mit Euchromatin assoziiert, was zur Chromatin-Dekondensation und Transkriptionsregulation beiträgt . H4K16ac ist auch bekannt damit assoziiert zu sein mit DNA-Schadensreparatur und Zell-Senescenz. Zusätzlich sind H4K5ac und H4K12ac mit neu assembliertem Chromatin assoziiert, da H4 in Predepositions-Komplexen diacetyliert ist bei K5 und K12 durch ein Histone-Acetyltransferase (HAT)[7]. Obwohl die Diacetylierung von H4 nicht eine Voraussetzung für Histonen-Assemblage ist, können diese Modifikationen nukleären Import stimulieren und zur Wiederherstellung aus replikationsblock-vermittelter DNA-Schädigung beitragen. Nach dem Assemblieren in Chromatin wird H4 deacetyliert in Heterochromatin . Im Gegensatz zu diesen vier Lysinen, die acetyliert werden, ist H4 Lysin 20 (H4K20) Methylierung unterworfen[8] . Monomethylierung von H4K20 (H4K20me1) kann mehrere Rollen in der Genomerregulation spielen, einschließlich Transkriptionskontrolle, DNA-Replikationslizenzierung, DNA-Schadensreaktion und Chromosomen-Segregation . Dimethylierung von H4K20 (H4K20me2) ist eine der häufigsten Modifikationen in Maus-Fibroblasten und HeLa-Zellen und ist an der DNA-Schadensreparatur-Signalisierung beteiligt [9].