5.12: ヒストン修飾

ヌクレオソームには、H2A、H2B、H3、H4の4つのヒストンコアタンパク質で構成されるタンパク質コアが含まれています。

これら4つの標準的なコアヒストンに加えて、真核生物はH4を除いて、各ヒストンのいくつかの変種も持っています。

コアスタンダードヒストンとバリアントコアヒストンのアミノ末端テールはヌクレオソームから突出しており、高度に非構造化で可動性があります。

これらの尾部は、約30種類のアミノ酸からなり、リジンのアセチル化、セリンのリン酸化、リジンのモノメチル化、ジメチル化、トリメチル化など、いくつかの形態の共有結合修飾を受けます。

これらの修飾につながる反応は、メチルトランスフェラーゼ、アセチル化酵素、キナーゼなどのさまざまな酵素によって触媒されます。これらの酵素群は、総称して「ライター」と呼ばれます。

これらの化学基の除去を触媒する反応は、脱メチル化酵素、脱アセチル化酵素、ホスファターゼなどの酵素によって触媒されます。これらの酵素は、総称して「消しゴム」と呼ばれます。

さまざまなヒストン変異体とアミノ末端修飾の多数の可能な組み合わせの中で、特定の配位セットのみが発生することが知られています。これらの修飾の組み合わせセットの一部は、細胞の特定のシグナルをコードします。

例えば、1セットの修飾は、DNAの損傷と修復の必要性を示しています。別のものは遺伝子発現をシグナルし、他のものはヘテロクロマチンの確立と拡散のような遺伝子サイレンシングまたはクロマチン修飾をシグナルします。

この符号化方式は「ヒストンコード」と呼ばれます。

これらのタンパク質とマルチタンパク質複合体には、さまざまな小さなドメインが含まれており、それぞれが特定のヒストンマークを認識しています。

それらは、いくつかの異なるヒストンマークを含むクロマチンの領域にしっかりと結合し、触媒活性を持つ追加のタンパク質複合体を引き付けます。これは、クロマチン修飾、遺伝子発現、遺伝子サイレンシングなどの特定の生物学的機能につながります。