エピジェネティクスとは、DNA配列を変化させることなく、細胞の表現型における遺伝的変化を研究する学問です。これは、細胞系譜、位置効果の斑入り、投与量補償、およびテロメアやセントロメアなどのクロマチン構造の維持を維持するための、異なる遺伝子発現パターンのメモリの一形態を提供します。例えば、染色体上のセントロメアの構造と位置はエピジェネティックに遺伝します。その機能は、基礎となるDNA配列によって決定または保証されるのではなく、クロマチン組織とヒストン変異体によって決定されます。一度確立されると、セントロメアの組織と機能は、いくつかの細胞分裂を通じて安定して継承されたままになります。

ヒストンはエピジェネティックな遺伝の中心です

ヌクレオソームでは、DNAとヒストンの両方が化学修飾されています。DNAはシトシン残基でメチル化され、ヒストンはメチル化、アセチル化、またはリン酸化されます。これらの修飾はそれぞれ、ヒストンコードと呼ばれるシグナルを構成します。最近の進歩により、メチル化は正真正銘のエピジェネティックなマークとして、クロマチンの複雑さはエピジェネティックなマークの主要なキャリアとして強調されています。特定の場所と時間にヒストン変異体が存在すると、クロマチン組織化の複雑さが増します。例えば、ヒストンH3変異体であるCENP-Aは、DNA合成に依存しない方法でヌクレオソームに取り込まれ、異常に安定したヌクレオソームが得られます。

ヒストンの継承

DNAメチル化、DNA鎖へのヒストンの沈着、およびヒストンまたはヒストンコードの翻訳後修飾は、複製機構に関連しています。DNA処理能力因子であるPCNAは、DNA複製とエピジェネティックマークの遺伝を結びつける重要なタンパク質です。レプリケーションフォークでは、ヌクレオソームが置換され、H2A-H2Bダイマーがレプリケーションフォークから完全に除去されます。次に、親のH3-H4四量体を娘鎖に分配し、続いて新たに合成したヒストンサブユニットを親ヒストンに配置してヌクレオソームを完成させます。