H4K91ac

H4K91acは、DNAパッケージングタンパク質であるヒストンH4のエピジェネティック修飾です。これは、ヒストンH4タンパク質の91番目のリジン残基がアセチル化されていることを示すマークです。このマークに関連する既知の疾患はありませんが、メラノーマに関与している可能性が示唆されています。

命名法

H4K91acはヒストンH4タンパク質サブユニットのリジン91のアセチル化を示します。 ^{[ 1 ]}

ヒストン修飾

真核細胞のゲノムDNAは、ヒストンと呼ばれる特殊なタンパク質分子に巻き付いています。DNAのループによって形成される複合体はクロマチンと呼ばれます。クロマチンの基本的な構造単位はヌクレオソームです。これは、コアヒストン八量体（H2A、H2B、H3、H4）とリンカーヒストン、および約180塩基対のDNAから構成されます。これらのコアヒストンはリジンとアルギニン残基が豊富です。これらのヒストンのカルボキシル（C）末端は、ヒストン-ヒストン相互作用とヒストン-DNA相互作用に関与します。アミノ（N）末端の荷電尾部は、 H3K36me3に見られるような翻訳後修飾の部位です。^[²^]^[³^]

H4ヒストン

H4の修飾はH3ほどよく知られておらず、H4の変異は少ないため、その重要な機能が説明できるかもしれない。^{[ 4 ]}

H4K91ac

2019年12月15日現在、このマークに起因する疾患は報告されていない^{[ 5 ]}が、プレクストリン相同ドメイン（PHIP）の標的可能なブロモドメインはH4K91acに特異的に結合するため、PHIPがメラノーマの進行に関与している可能性がある^{[ 6 ]} 。活性遺伝子と準備遺伝子の転写開始部位（TSS）に存在する^{[ 5 ] 。}

ヒストンアセチルトランスフェラーゼKAT2Aは特異的なリーダーである。^{[ 5 ]}

リジンのアセチル化と脱アセチル化

タンパク質は通常リジン残基でアセチル化され、この反応はアセチル基供与体としてアセチル補酵素Aに依存します。ヒストンアセチル化および脱アセチル化では、ヒストンタンパク質は遺伝子調節の一部としてN末端テールのリジン残基でアセチル化および脱アセチル化されます。通常、これらの反応はヒストンアセチルトランスフェラーゼ（HAT）またはヒストン脱アセチル化酵素（HDAC）活性を持つ酵素によって触媒されますが、HATおよびHDACは非ヒストンタンパク質のアセチル化状態も変化させることができます。^[⁷^]

転写因子、エフェクタータンパク質、分子シャペロン、細胞骨格タンパク質のアセチル化および脱アセチル化による調節は、重要な翻訳後調節機構である^{[ 8 ]。}これらの調節機構は、キナーゼおよびホスファターゼの作用によるリン酸化および脱リン酸化に類似している。タンパク質のアセチル化状態は、その活性を変化させるだけでなく、この翻訳後修飾は、細胞シグナル伝達の動的な制御のために、リン酸化、メチル化、ユビキチン化、SUMO化などとクロストークする可能性もある^{[ 9 ]}^{[ 10 ]}^{[ 11 ] 。}

エピジェネティックな影響

The post-translational modification of histone tails by either histone modifying complexes or chromatin remodeling complexes are interpreted by the cell and lead to complex, combinatorial transcriptional output. It is thought that a histone code dictates the expression of genes by a complex interaction between the histones in a particular region.^[12] The current understanding and interpretation of histones comes from two large scale projects: ENCODE and the Epigenomic roadmap.^[13] The purpose of the epigenomic study was to investigate epigenetic changes across the entire genome. This led to chromatin states which define genomic regions by grouping the interactions of different proteins and/or histone modifications together. Chromatin states were investigated in Drosophila cells by looking at the binding location of proteins in the genome. Use of ChIP-sequencing revealed regions in the genome characterised by different banding.^[14] Different developmental stages were profiled in Drosophila as well, an emphasis was placed on histone modification relevance.^[15] A look in to the data obtained led to the definition of chromatin states based on histone modifications.^[16]

The human genome was annotated with chromatin states. These annotated states can be used as new ways to annotate a genome independently of the underlying genome sequence. This independence from the DNA sequence enforces the epigenetic nature of histone modifications. Chromatin states are also useful in identifying regulatory elements that have no defined sequence, such as enhancers. This additional level of annotation allows for a deeper understanding of cell specific gene regulation.^[17]

Methods

The histone mark acetylation can be detected in a variety of ways:

1. Chromatin Immunoprecipitation Sequencing (ChIP-sequencing) measures the amount of DNA enrichment once bound to a targeted protein and immunoprecipitated. It results in good optimization and is used in vivo to reveal DNA-protein binding occurring in cells. ChIP-Seq can be used to identify and quantify various DNA fragments for different histone modifications along a genomic region.^[18]

2. Micrococcal Nuclease sequencing (MNase-seq) is used to investigate regions that are bound by well positioned nucleosomes. Use of the micrococcal nuclease enzyme is employed to identify nucleosome positioning. Well positioned nucleosomes are seen to have enrichment of sequences.^[19]

3. トランスポザーゼアクセス可能なクロマチンシーケンスアッセイ（ATAC-seq）は、ヌクレオソームのない領域（オープンクロマチン）を調べるために使用されます。これは、高活性Tn5トランスポゾンを使用してヌクレオソームの位置を強調します。^{[ 20 ]}^{[ 21 ]}^{[ 22 ]}

参考文献

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H4K91ac

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リジンのアセチル化と脱アセチル化

エピジェネティックな影響

Methods

関連項目

参考文献

関連するトピック

ヒストンH4の

エピジェネティック

リジン残基が

アセチル化されている