5.13: クロマチン修飾の拡散

ヌクレオソーム中のヒストンタンパク質は、DNAへのアクセスを増加または減少させるために翻訳後修飾(PTM)されます。一般的に観察されるPTMは、ヒストンH3テール領域におけるリジンアミノ酸のメチル化、アセチル化、リン酸化、およびユビキチン化です。これらのヒストン修飾は、細胞にとって特定の意味を持ちます。したがって、それらは「ヒストンコード」と呼ばれます。ヒストン修飾に関与するタンパク質複合体は、「リーダーライター」複合体と呼ばれます。

作家

ライターは、特定のヒストン修飾を引き起こす可能性のある酵素です。一般的なライター酵素は、ヒストンメチルトランスフェラーゼ(HMT)とヒストンアセチルトランスフェラーゼ(HAT)です。HMTはヒストンテールにメチル基を付加することで、クロマチンの圧縮を増加させ、転写を阻害し、DNA複製中に新たに合成された鎖と親鎖を区別するのに役立ちます。HATはヒストンテールにアセチル基を付加し、クロマチン圧縮を減少させ、DNAへのアクセスを可能にします。

消しゴム

ヒストンへのPTMは可逆的であり、「消しゴム」と呼ばれる別の酵素グループによって除去できます。一般的な消しゴムは、ヒストン脱アセチル化酵素とヒストン脱メチル化酵素です。それらはヒストンからアセチル基またはメチル基を除去し、クロマチン圧縮を変化させます。

バリアタンパク質

リーダー-ライター複合体は、クロマチン上のユークロマチン領域とヘテロクロマチン領域をマークします。ヒストンテールリジンのアセチル化はユークロマチンをマークし、メチル化はヘテロクロマチン領域をマークします。遺伝子発現を最適に制御するためには、遺伝子に富むユークロマチンと遺伝子に乏しいヘテロクロマチンを分離することが重要です。長いクロマチン鎖では、一連のユークロマチンとヘテロクロマチンがバリア配列によって分離されています。これらの配列は、いくつかの方法でヒストン修飾の拡散を防ぎます。例えば、バリアタンパク質はクロマチンを核孔につなぎ、ヘテロクロマチンの拡散を防ぐことができます。

ライター消去酵素の異常な活性は、アルツハイマー病、脆弱X症候群、癌など、いくつかのヒト疾患と相関しています。脆弱X症候群では、正常な認知発達に必要な遺伝子FRM1が過剰にメチル化され、遺伝子の転写サイレンシングにつながります。