ヒストンフォールド

ヒストンフォールドは、ヒストンタンパク質（H2/H3/H4）のC末端付近に位置する構造モチーフで、2つのループで隔てられた3つのαヘリックスが特徴です。このモチーフはヒストンヘテロダイマーの形成を促進し、その後ヒストンオクタマーに集合し、クロマチン内のヌクレオソームへのDNAのパッケージングにおいて重要な役割を果たします。^[¹^]このフォールドは古くから存在する高度に保存された構造モチーフであり、幅広い種にわたってDNAの凝縮と制御に不可欠です。

発見

ヒストンフォールドモチーフは、転写において重要な役割を果たす TATAボックス結合タンパク質関連因子で最初に発見された。^[¹^]

構造

ヒストンフォールドは通常約70アミノ酸の長さで、 2つの短い非構造ループで連結された3つのαヘリックスが特徴です。 ^{[ 2 ]} DNAが存在しない場合、コアヒストンはヘッド・トゥ・テール中間体を形成します。たとえば、H3とH4は最初にヘテロ二量体を形成し、次に結合して四量体を形成します。同様に、H2AとH2Bはヘテロ二量体を形成します。^{[ 3 ]}これらの相互作用は、ヒストンフォールドドメイン間の疎水性「握手」相互作用によって起こります。^{[ 4 ]}

ヒストンH4とH2Aはヌクレオソーム間接触を形成することができ、アセチル化されるとペプチド間のイオン相互作用が可能になります。これらの相互作用は周囲のヌクレオソーム間接触を変化させ、クロマチンの開放と転写へのアクセス性の向上につながります。^{[ 5 ]}

関数

ヒストンフォールドは多機能ドメインです。ヒストンと非ヒストン転写因子の両方に存在します。タンパク質-DNA結合やタンパク質二量体化など、幅広い関連機能を果たします。^{[ 4 ]}非ヒストンの例としては、CBF/NF-Y、TBP関連因子（TAF）、TBP/TATA結合負の補因子2（NC2α/β）、ヌクレオソームリモデリング複合体CHRACのCHRAC15 / CHRAC17サブユニットなどがあります。 ^{[ 6 ]}

ヒストン

ヒストンフォールドは、ヒストン間の相互作用を媒介することで、ヌクレオソーム形成において重要な役割を果たしている。最も大きな界面は、H3-H4およびH2A-H2Bの異種二量体相互作用に見られる。これらの相互作用は主に、ヒストンフォールドドメイン間の「握手」モチーフによって媒介される。さらに、H2A構造は界面に特有のループ修飾を有しており、転写活性化におけるその独特な役割に寄与している。

CBF/NF-Y

核転写因子Y（NF-Y）は、CCAAT結合因子（CBF）としても知られ、真核生物（ヒトを含む）の間で高度に保存されている転写因子です。NFYA、NFYB、NFYCからなるヘテロ三量体です。NFYAは配列特異的な非ヒストンフォールドDNA結合ドメインを持ち、NFYBとNFYCはどちらも非配列特異的なヒストンフォールドDNA結合ドメインを持ちます。NFYBとNFYCはH2A/H2Bに似た構造を形成します。^{[ 6 ]}

進化

ヒストンの折り畳み構造は、ヘリックス-ストランド-ヘリックスモチーフを形成する祖先ペプチドセットから進化したと考えられている。これらのペプチドは、真核生物に見られる現代のH3-H4四量体の前駆体である可能性のある古代の断片に由来すると考えられている。古細菌は、同様のDNAパッキング機能を持つ単鎖ヒストンを有しており、真核生物と古細菌の共通の祖先を示唆している。細菌の一種であるAquifex aeolicusは、後の水平遺伝子伝達によって古細菌型のヒストン遺伝子も1つ持っている。^{[ 2 ]}

細菌ゲノムデータの拡大により、他の多くのヒストンフォールドタンパク質が同定されている。Bdellovibrio bacteriovorusの Bd0055は、2 つの非従来型の (真核生物および古細菌のヒストンと比較して) DNA 結合様式を示す。Leptospira perolatiiの HLp は、比較的従来型である。^{[ 7 ]} 2023 年に調査された細菌ゲノムのうち、ヒストンフォールドタンパク質を含むのはわずか 1.86% であり、HU (ヒストン様 DNA 結合タンパク質) をコードするゲノムは 92.8% である。^{[ 8 ]}

参考文献

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関連項目

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