構造 ヌクレオソーム内でH1がどこにあるかを示す図 多細胞動物のH1タンパク質は、中央に球状の「翼状らせん」ドメインと、長いC 末端および短いN末端 テールを特徴としています。H1は、「ビーズ・オン・ア・ストリング」サブ構造を高次構造にパッキングすることに関与していますが、その詳細はまだ解明されていません。[ 1 ] Pfam PF07432、PF07382）としても知られており、中央ドメインとN末端テールを欠いています。[ 2 ]
H1はコアヒストンよりも保存性が低い。球状ドメインはH1の中で最も保存性の高い部分である。[ 3 ]
関数 他のヒストンとは異なり、H1はヌクレオソームの 「ビーズ」を構成しません。代わりに、構造の上に存在し、ヌクレオソームに巻き付いたDNAを所定の位置に保持します。H1は、他の4つのヒストンの半分の量で存在し、他の4つのヒストンは各ヌクレオソームビーズに2分子を提供します。ヌクレオソームに結合することに加えて、H1タンパク質はヌクレオソーム間のリンカーDNA （長さ約20～80ヌクレオチド）領域に結合し、ジグザグ状の30 nmクロマチン繊維の安定化を助けます。[ 4 ] 精製されたクロマチン 繊維の研究から、ヒストンH1について多くのことが分かっています。天然または再構成されたクロマチンからのリンカーヒストン のイオン抽出は、低張条件下で30 nm幅の繊維からビーズ状のヌクレオソームアレイへの展開を促進します。 [ 5 ] [ 6 ] [ 7 ]
H1が露出したリンカーDNAが短縮されるソレノイド 状のクロマチン繊維を促進するのか、それともリンカーの長さに影響を与えずに隣接するヌクレオソームの角度の変化を促進するだけなのかは不明である[ 8 ]。 in vitroで 再構成されたクロマチン繊維の凝縮を促進することが示されている[ 9 ] [ 10 ] [ 11 ] [ 12 ] [ 13 ] [ 14 ] [ 8 ] [ 12 ]
H1の機能に関する多くの実験は、低塩濃度条件下で精製・処理されたクロマチンで行われてきたが、生体内でのH1の役割はあまり明確ではない。細胞研究では、H1の過剰発現が核の形態やクロマチン構造の異常を引き起こす可能性があり、H1は遺伝子に応じて転写の正と負の両方の調節因子として機能する可能性があることが示されている。[ 15 ] [ 16 ] [ 17 ] アフリカツメガエル 卵抽出液では、リンカーヒストンの枯渇により有糸分裂染色体が約2倍に伸長する一方、過剰発現により染色体が分離不可能な塊に過剰凝縮する。[ 18 ] [ 19 ] テトラヒメナ 、C.エレガンス、シロイヌナズナ、ショウジョウバエ、マウスではさまざまなリンカーヒストンアイソフォームがさまざまな程度に減少しており、核形態、クロマチン構造、DNAメチル化、および/または特定の遺伝子発現におけるさまざまな生物特異的な欠陥が生じています。[ 20 ] [ 21 ] [ 22 ]
ダイナミクス 核内のヒストンH1のほとんどはクロマチンに結合しているが、H1分子はかなり高い速度でクロマチン領域間を移動する。[ 23 ] [ 24 ]
このような動的なタンパク質がクロマチンの構造成分であることを理解するのは困難ですが、核内の定常状態の平衡は依然としてH1とクロマチンの結合を強く支持しており、その動的な性質にもかかわらず、任意の時点でH1の大部分がクロマチンに結合していることが示唆されています。[ 25 ] [ 26 ]
細胞質因子はクロマチン上のヒストンH1の動的な交換に必要であると思われるが、これらはまだ具体的に特定されていない。[ 27 ] [ 19 ]
動物の H1 ファミリーには、複数のリンカー ヒストン H1 バリアント が含まれます。バリアントまたはアイソフォームは 、単一の生物内の異なるまたは重複する組織および発生段階で発現する可能性があります。これらの複数のアイソフォームの理由は不明ですが、ウニからヒトまでの進化的な保存とアミノ酸配列の大きな違いの両方から、機能的に同等ではないことが示唆されています。[ 28 ] [ 29 ] [ 3 ] ヒストン H5 は、哺乳類の赤血球とは異なり核を持つ鳥類の 赤血球 にのみ存在します。もう 1 つのアイソフォームは、ウニ、カエル、マウス、ヒトに見られる卵母細胞/接合子 H1M アイソフォーム (B4 または H1foo としても知られています) で、胚では体細胞アイソフォーム H1A-E および H5 に似た H10 に置き換えられます。[ 3 ] [ 30 ] [ 31 ] [ 32 ] アフリカツメガエル 卵抽出液中の分裂染色体により高い親和性で結合する。[ 19 ]
翻訳後修飾 他のヒストンと同様に、ヒストンH1ファミリーは広範囲にわたって翻訳後修飾 （PTM）を受けます。これには、セリンおよびトレオニンのリン酸化、リジンのアセチル化、リジンのメチル化、ユビキチン化が含まれます。[ 33 ]
参考文献 ↑ Ramakrishnan V、Finch JT 、 Graziano V 、Lee PL、Sweet RM (1993 年 3 月)。「ヒストン H5 の球状ドメインの結晶構造とヌクレオソーム結合への影響」 。Nature。362 ( 6417 ) : 219–23。Bibcode : 1993Natur.362..219R。doi : 10.1038 / 362219a0。PMID 8384699。S2CID 4301198。 ↑ カシンスキー HE、ルイス JD、ダックス JB、アウシオ J (2001 年 1 月)。 「H1リンカーヒストンの起源」 。 FASEBジャーナル 。 15 (1): 34–42 . 土井 : 10.1096/fj.00-0237rev 。 PMID 11149891 。 S2CID 10089116 。 1 2 3 Izzo A 、 Kamieniarz K、Schneider R (2008 年 4 月)。 「ヒストン H1 ファミリー: 特定のメンバー、特定の機能?」 。 Biological Chemistry。389 ( 4 ) : 333–43。doi : 10.1515 / BC.2008.037。PMID 18208346。S2CID 1516241 。 ↑ Jeon, Kwang W.; Berezney, Ronald (1995). Structural and functional organization of the nuclear matrix . Boston: Academic Press. pp. 214–7 . ISBN 978-0-12-364565-4 。↑ Finch JT、Klug A (1976年6月)。 「 クロマチン の超構造のソレノイドモデル」 。 米国 科学 アカデミー紀要 。73 ( 6 ) : 1897–901。Bibcode : 1976PNAS... 73.1897F。doi : 10.1073 / pnas.73.6.1897。PMC 430414。PMID 1064861 。 ↑ Thoma F 、 Koller T（1977 年9 月 ）。 「ヒストンH1 の クロマチン構造への影響」 （PDF） 。Cell。12 （ 1 ）： 101–7。doi ： 10.1016 / 0092-8674 （77）90188- X。PMID 561660。S2CID 11155120 。 ↑ Thoma F、Koller T、Klug A (1979年11月)。 「ヒストン H1 のヌクレオソームおよびクロマチンの塩依存性超構造の組織化への関与」 。The Journal of Cell Biology。83 ( 2 Pt 1): 403–27。doi : 10.1083 / jcb.83.2.403。PMC 2111545。PMID 387806 。 1 2 van Holde K、Zlatanova J ( 1996 年 10 月 )。 「クロマチン繊維の折り畳みを決定するものは何か？」 。 米国 科学 アカデミー 紀要 。93 ( 20 ): 10548–55。Bibcode : 1996PNAS ...9310548V。doi : 10.1073/ pnas.93.20.10548。PMC 38190。PMID 8855215 。 ↑ Routh A、Sandin S、Rhodes D ( 2008年7月)。 「ヌクレオソーム反復長とリンカーヒストン化学量論がクロマチン繊維構造を決定する」 。 米国 科学 アカデミー 紀要 。105 ( 26 ) : 8872–7。Bibcode : 2008PNAS..105.8872R。doi : 10.1073 / pnas.0802336105。PMC 2440727。PMID 18583476 。 ↑ Varshavsky AJ 、Bakayev VV、Georgiev GP (1976 年 2 月)。 「試験管内におけるクロマチンサブユニットの不均一性とヒストン H1 の位置」 。Nucleic Acids Research。3 ( 2 ) : 477–92。doi : 10.1093/ nar / 3.2.477。PMC 342917。PMID 1257057 。 ↑ Whitlock JP、Simpson RT (1976年7月)。 「 ヒストン H1の除去により 、 ヌクレオソーム間に50塩基対のDNAセグメントが露出する」 。 生化学 。15 ( 15): 3307–14。doi : 10.1021/bi00660a022。PMID 952859 。 1 2 Allan J、Hartman PG、Crane - Robinson C、Aviles FX (1980 年 12月 ) 。 「 ヒストン H1 の構造とクロマチンにおけるその位置」。Nature。288 ( 5792 ) : 675–9。Bibcode : 1980Natur.288..675A。doi : 10.1038 / 288675a0。PMID 7453800。S2CID 4262304 。 ↑ Staynov DZ、Crane-Robinson C (1988 年 12 月)。 「 ヌクレオソーム 上 のリンカーヒストン H5 および H1 のフットプリンティング」 。The EMBO Journal。7 ( 12 ) : 3685–91。doi : 10.1002 /j.1460-2075.1988.tb03250.x。PMC 454941。PMID 3208745 。 ↑ Bednar J、Horowitz RA、Grigoryev SA、Carruthers LM、Hansen JC、Koster AJ、Woodcock CL (1998 年 11 月)。 「ヌクレオソーム、リンカー DNA、およびリンカー ヒストンは、クロマチンの高次折り畳みと凝縮を指示する独自の構造モチーフを形成する」 。 米国 科学 アカデミー 紀要 。95 ( 24 ) : 14173–8。Bibcode : 1998PNAS ... 9514173B。doi : 10.1073 / pnas.95.24.14173。PMC 24346。PMID 9826673 。 ↑ Dworkin-Rastl E、Kandolf H、Smith RC (1994 年 2 月)。 「 母性ヒストン H1 バリアント、H1M (B4 タンパク質) は、アフリカツメガエル前原腸胚における主要な H1 ヒストンである」。Developmental Biology。161 ( 2 ) : 425–39。doi : 10.1006 / dbio.1994.1042。PMID 8313993 。 ↑ Brown DT、Alexander BT、Sittman DB (1996 年 2 月)。 「H1 バリアントの過剰発現 が細胞周期 の 進行と遺伝子発現に及ぼす異なる影響」 。Nucleic Acids Research。24 ( 3 ): 486–93。doi : 10.1093/nar / 24.3.486。PMC 145659。PMID 8602362 。 ↑ Gunjan A 、 Alexander BT、Sittman DB、Brown DT (1999 年 12 月)。 「H1 ヒストンバリアントの過剰発現がクロマチン構造に及ぼす影響」 。The Journal of Biological Chemistry。274 ( 53): 37950–6。doi : 10.1074 /jbc.274.53.37950。PMID 10608862 。 ↑ Maresca TJ、Freedman BS、Heald R (2005 年 6 月)。 「ヒストン H1 は 、 アフリカツメガエル卵抽出液における有糸分裂染色体構造と分離に不可欠である」 。The Journal of Cell Biology。169 ( 6): 859–69。doi : 10.1083 / jcb.200503031。PMC 2171634。PMID 15967810 。 1 2 3 Freedman BS、Heald R (2010 年 6 月 )。 「アフリカツメガエルの H1 ヒストンの機能比較により、Cdk1 と RanGTP によるアイソフォーム特異的な制御が明らかになっ た 」 。Current Biology。20 ( 11 ) : 1048–52。Bibcode : 2010CBio ... 20.1048F。doi : 10.1016 / j.cub.2010.04.025。PMC 2902237。PMID 20471264 。 ↑ Shen X 、Yu L、Weir JW、Gorovsky MA ( 1995年7 月 )。 「リンカーヒストンは必須ではなく、生体内でのクロマチン凝縮に影響を与える」 。Cell。82 ( 1 ) : 47– 56。doi : 10.1016 /0092-8674(95) 90051-9。PMID 7606784。S2CID 14427681 。 ↑ Jedrusik MA、Schulze E (2001 年 4 月) 「単一のヒストン H1 アイソフォーム (H1.1) は、線虫 Caenorhabditis elegans のクロマチンサイレンシングと生殖細胞系列の発達に不可欠である」 Development 128 ( 7 ): 1069–80 . doi : 10.1242/dev.128.7.1069 . PMID 11245572 . ↑ Lu X、Wontakal SN、Emelyanov AV、Morcillo P、Konev AY、Fyodorov DV、Skoultchi AI (2009 年 2 月)。 「 リンカー ヒストン H1はショウジョウバエ の 発生、セントロメア周辺ヘテロクロマチンの確立、および正常な多糸染色体構造に不可欠である」 。Genes & Development。23 (4): 452–65。doi : 10.1101 / gad.1749309。PMC 2648648。PMID 19196654 。 ↑ Misteli T、Gunjan A 、 Hock R、Bustin M、Brown DT (2000 年 12 月)。「生細胞におけるヒストン H1 のクロマチンへの動的 な 結合 」 。Nature。408 ( 6814 ) : 877–81。Bibcode : 2000Natur.408..877M。doi : 10.1038 / 35048610。PMID 11130729。S2CID 4428934 。 ↑ Chen D, Dundr M, Wang C, Leung A, Lamond A, Misteli T, Huang S (2005年1月). "凝縮した有糸分裂クロマチンは転写因子とクロマチン構造タンパク質にアクセス可能である" . The Journal of Cell Biology . 168 (1): 41– 54. doi : 10.1083/jcb.200407182 . PMC 2171683 . PMID 15623580 . ↑ Bustin M、Catez F、Lim JH (2005 年3 月 )。 「クロマチンにおけるヒストン H1 機能 の ダイナミクス」 。Molecular Cell。17 (5): 617–20。doi : 10.1016 /j.molcel.2005.02.019。PMID 15749012 。 ↑ Xiao B、 Freedman BS、Miller KE、Heald R、Marko JF (2012年12月)。 「 ヒストンH1 は 力とクロマチン構築中にDNAを凝縮する」 。Molecular Biology of the Cell。23 ( 24): 4864–71。doi : 10.1091 / mbc.E12-07-0518。PMC 3521692。PMID 23097493 。 ↑ Freedman BS、Miller KE、Heald R (2010 年 9 月 )。Cimini D (編)。 「アフリカツメガエル卵抽出物は精子クロマチン上のヒストン H1 のダイナミクスを増加させる 」 。PLOS ONE。5 ( 9 ) e13111。Bibcode : 2010PLoSO ... 513111F。doi : 10.1371 / journal.pone.0013111。PMC 2947519。PMID 20927327 。 ↑ Steinbach OC、Wolffe AP、Rupp RA (1997 年 9月)。 「 体 細胞リンカーヒストンがアフリカツメガエルの中胚葉分化能の喪失を引き起こす」 。Nature。389 ( 6649 ) : 395–9。Bibcode : 1997Natur.389..395S。doi : 10.1038 / 38755。PMID 9311783。S2CID 4390287 。 ↑ De S、Brown DT、Lu ZH、Leno GH、Wellman SE、Sittman DB (2002年6月)。「ヒストンH1バリアントは、カルボキシル末端ドメインを介したクロマチンへの親和性によってDNA複製を異なる形で阻害する」。Gene。292 ( 1–2 ) : 173–81。doi : 10.1016 / S0378-1119 ( 02 ) 00675-3。PMID 12119111 。 ↑ Khochbin S (2001年6月). "ヒストンH1の多様性：調節シグナルとリンカーヒストン機能の橋渡し" . Gene . 271 (1): 1– 12. doi : 10.1016/S0378-1119(01)00495-4 . PMID 11410360 . ↑ Godde JS、Ura K（2008 年 3月）。 「謎めいたリンカーヒストンコードの解読」 。Journal of Biochemistry。143 （ 3 ）： 287–93。doi ： 10.1093/jb / mvn013。PMID 18234717 。 ↑ Happel N 、Doenecke D ( 2009 年 2 月)。 「ヒストン H1 と そのアイソフォーム: クロマチン構造と機能への寄与」 。Gene。431 ( 1–2 ) : 1–12。doi : 10.1016 / j.gene.2008.11.003。PMID 19059319 。 ↑ Harshman SW、Young NL、Parthun MR、Freitas MA (2013年11月)。 「 H1ヒストン：現在の展望と課題」 。Nucleic Acids Research。41 ( 21 ) : 9593–609。doi : 10.1093 /nar / gkt700。PMC 3834806。PMID 23945933 。
