Cell Signaling Technology

Histone Lysine Methylation

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Histone Lysine Methylation

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通路描述:

核小体,由四个组蛋白(H2A,H2B,H3和H4)组成,是染色质结构的基本构件。组蛋白原本被以为是作为一种静态的脚手架蛋白来参与DNA的包装,但最近被证明是动态的蛋白质,存在多种类型的翻译后修饰。其中的一种修饰-赖氨酸残基的甲基化是形成活性和非活性染色质区域的主要因素。一系列组蛋白赖氨酸甲基化酶已被发现,除一个以外的其他成员都含有一个保守的、最初在果蝇中Su[VAR] 3-9、Enhancer of  zeste和Trithorax蛋白中被鉴定的SET催化结构域。赖氨酸甲基化参与转录激活(H3的Lys4,36,79),又参与基因沉默(H3的Lys9,27,H4的Lys20)。

不同于乙酰化,甲基化不会改变氨酸残基的电荷,不大可能直接调节染色质折叠所需的核小体的相互作用。赖氨酸甲基化与染色质修饰酶的招募密切相关。Chromo结构域(HP1,PRC1),PHD手指结构域(BPTF,ING2),Tudor结构域(53BP1)和WD–40结构域(WDR5)是在越来越多的组蛋白乙酰转移酶、去乙酰化酶甲基化酶、和ATP依赖的染色质重塑酶中发现的参与结合甲基化赖氨酸的组件。赖氨酸甲基化为上述酶类提供了一个结合表面,然后调节染色质浓缩和核小体流动性,以保持活跃或不活跃的染色质局部区域。此外,赖氨酸甲基化可以阻止与非甲基化组蛋白相互作用的蛋白质的结合,或直接抑制对邻近的其他残基的调节性修饰的催化。在DNA修复蛋白53BP1中存在的甲基化赖氨酸的结合模块显示赖氨酸甲基化可能参与其他细胞进程调节。

组蛋白甲基化对于发育过程中基因组的正确编程相当关键,甲基化修饰系统的失调会导致如癌症等多种疾病的发生。在过去,甲基化一直被认为是一个在多次细胞分裂中维持基因活动或非活动状态的不可逆转的、稳定的表观遗传标记。虽然甲基化是一种公认的稳定修饰标记,但最近对组蛋白去甲基化酶如LSD1/AOF2、JMJD1、JMJD2和JHDM1的研究表明甲基化是可逆的,为基因组如何在单个细胞谱系分化中可能会重新编程提供了一个合理的解释。

主要文献:

created May 2006

revised September 2012

References