H3K27ac

H3K27ac

H3K27ac은 단백질 히스톤 H3를 포장하는 DNA의 후생유전학적 변형이다.히스톤 H3 단백질의 N 말단 위치 27에서 리신 잔기의 아세틸화를 나타내는 마크이다.

H3K27ac은 전사의 고활성화와 관련지어 활성 인핸서 마크로서 정의된다.H3K27ac은 TSS(Transcription Start Site)의 근위부 및 원위부 영역에 모두 있습니다.

리신 아세틸화 및 탈아세틸화

리신 아세틸화

단백질은 전형적으로 리신 잔기에 아세틸화되고 아세틸화 반응은 아세틸기 공여체로서 아세틸-코엔자임 A에 의존한다.히스톤 아세틸화 및 탈아세틸화에서 히스톤 단백질은 유전자 조절의 일부로서 N 말단 꼬리의 리신 잔기에 아세틸화 및 탈아세틸화된다.일반적으로 이러한 반응은 히스톤 아세틸전달효소(HAT) 또는 히스톤탈아세틸화효소(HDAC) 활성을 가진 효소에 의해 촉매되지만,[1] HAT 및 HDAC는 비히스톤 단백질의 아세틸화 상태를 수정할 수도 있다.

아세틸화와 탈아세틸화에 의한 전사인자, 이펙터 단백질, 분자 샤페론 및 세포골격 단백질의 조절은 번역 후 중요한[2] 조절 메커니즘이다. 이러한 조절 메커니즘은 키나아제 및 포스파타아제 작용에 의한 인산화 및 탈인산화와 유사하다.단백질의 아세틸화 상태는 그 활성을 수정할 수 있을 뿐만 아니라, 최근 이러한 번역 후 변형이 세포 [3][4][5]신호의 동적 제어를 위해 인산화, 메틸화, 유비퀴티네이션, 섬모일화 및 기타와 교차할 수 있다는 제안이 있었다.

후생유전학 분야에서 히스톤 아세틸화(및 탈아세틸화)는 유전자 전사의 조절에 중요한 메커니즘으로 나타났다.그러나 히스톤은 번역 후 아세틸화에 의해 조절되는 유일한 단백질은 아니다.

명명법

H3K27ac은 히스톤 H3 단백질 서브유닛에서 리신 27의 아세틸화를 나타낸다.

에이브러 의미.
H3 H3족 히스톤
K 리신의 표준 줄임말
27 아미노산 잔기 위치
(N 단자부터 카운트)
ac 아세틸기

히스톤 수정

진핵세포의 게놈 DNA는 히스톤으로 알려진 특별한 단백질 분자에 싸여 있다.DNA의 고리에 의해 형성된 복합체를 크로마틴이라고 한다.염색질의 기본 구조 단위는 뉴클레오솜이다: 이것은 히스톤의 코어 옥타머(H2A, H2B, H3 및 H4)와 링커 히스톤 및 약 180개의 염기쌍의 DNA로 구성된다.이러한 코어 히스톤에는 리신과 아르기닌 잔기가 풍부합니다.이러한 히스톤의 카르복실(C) 말단은 히스톤-히스톤 상호작용뿐만 아니라 히스톤-DNA 상호작용에도 기여한다.아미노(N) 말단 하전 꼬리는 [7][8]H3K36me3에서 볼 수 있는 것과 같은 번역 후 수정 부위이다.

후생학적 의미

히스톤 수식 복합체 또는 염색질 재모델링 복합체에 의한 히스톤 꼬리의 번역 후 수정은 세포에 의해 해석되어 복잡한 조합 전사 출력으로 이어진다.히스톤 코드는 특정 영역의 [9]히스톤 간의 복잡한 상호작용에 의해 유전자의 발현을 지시하는 것으로 생각된다.현재 히스톤에 대한 이해와 해석은 두 개의 대규모 프로젝트인 ENCODE와 에피게노믹 [10]로드맵에서 비롯된다.후생유전학 연구의 목적은 전체 게놈에 걸친 후생유전학적 변화를 조사하는 것이었다.이것은 다른 단백질이나 히스톤 수정의 상호작용을 함께 그룹화함으로써 게놈 영역을 정의하는 염색질 상태로 이어졌다.염색질 상태는 드로소필라 세포에서 게놈에서 단백질의 결합 위치를 보고 조사되었다.ChIP 염기서열 분석의 사용으로 다른 [11]밴딩으로 특징지어지는 게놈의 노출된 영역.드로소필라에서도 다양한 발달 단계가 프로파일링되었으며, 히스톤 수정 [12]관련성에 중점을 두었다.얻어진 데이터를 살펴본 결과 히스톤 [13]수식에 기초한 염색질 상태가 정의되었다.

인간 게놈에는 염색질 상태가 주석을 달았다.이러한 주석이 달린 상태는 기본 게놈 배열과 독립적으로 게놈에 주석을 다는 새로운 방법으로 사용될 수 있습니다.DNA 염기서열로부터의 독립성은 히스톤 변형의 후생유전학적 특성을 강제한다.염색질 상태는 또한 강화제와 같이 정의된 서열이 없는 조절 요소를 식별하는 데 유용하다.이 추가 수준의 주석을 통해 세포 특이적 유전자 [14]조절을 더 깊이 이해할 수 있습니다.

H3K4me1과의 포이즈

H3K27ac과 H3K27me3의 개조는 히스톤 꼬리의 같은 위치에 있기 때문에 서로 [15]길항한다.H3K27ac은 모든 인핸서를 포함하는 다른 인핸서 마크 H3K4me1에서 빼는 활성 인핸서 및 평형 인핸서를 [16]찾기 위해 종종 사용됩니다.


유전자의 상향 조절

아세틸화는 보통 유전자의 상향 조절과 관련이 있다.이것은 활성 인핸서 마크인 H3K27ac의 경우입니다.그것은 유전자의 원위부 및 근위부 영역에서 발견된다.Transcriptional start site(TSS; 문자 변환 시작 사이트)에 풍부하게 포함되어 있습니다.H3K27ac은 H3K27me3와 위치를 공유하며 서로 길항적으로 상호작용한다.

알츠하이머병

H3K27ac은 타우 및 아밀로이드 신경병리학을 포함한 알츠하이머병과 관련된 유전자의 조절 영역에서 농축됩니다.[17]

방법들

히스톤 마크 아세틸화는 다양한 방법으로 검출될 수 있습니다.

1. Chromatin Immunopritation Sequencing (ChIP-sequencing)은 표적 단백질에 결합되어 면역 침강된 DNA 농도의 양을 측정한다.그것은 좋은 최적화를 가져오고 세포에서 일어나는 DNA-단백질 결합을 밝히기 위해 생체 내에서 사용된다.ChIP-Seq는 게놈 [18]영역을 따라 다른 히스톤 변형을 위한 다양한 DNA 단편을 식별하고 정량화하기 위해 사용될 수 있다.

2. 마이크로코칼핵산가수분해효소배열법(MNase-seq)은 잘 배치된 뉴클레오솜에 의해 결합되는 영역을 조사하기 위해 사용된다.뉴클레오좀의 위치를 특정하기 위해 마이크로콕칼뉴클레아제 효소의 사용이 사용된다.좋은 위치에 있는 뉴클레오솜은 [19]배열의 농도를 가지고 있는 것으로 보인다.

3. 트랜스포지아제 접근성 크로마틴 배열 분석(ATAC-seq)은 뉴클레오솜이 없는 영역(개방 크로마틴)을 조사하기 위해 사용된다.그것은 뉴클레오솜 [20][21][22]국소화를 강조하기 위해 초활성 Tn5 트랜스포존을 사용한다.

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

  1. ^ Sadoul K, Boyault C, Pabion M, Khochbin S (2008). "Regulation of protein turnover by acetyltransferases and deacetylases". Biochimie. 90 (2): 306–12. doi:10.1016/j.biochi.2007.06.009. PMID 17681659.
  2. ^ Glozak MA, Sengupta N, Zhang X, Seto E (2005). "Acetylation and deacetylation of non-histone proteins". Gene. 363: 15–23. doi:10.1016/j.gene.2005.09.010. PMID 16289629.
  3. ^ Yang XJ, Seto E (2008). "Lysine acetylation: codified crosstalk with other posttranslational modifications". Mol. Cell. 31 (4): 449–61. doi:10.1016/j.molcel.2008.07.002. PMC 2551738. PMID 18722172.
  4. ^ Eddé B, Denoulet P, de Néchaud B, Koulakoff A, Berwald-Netter Y, Gros F (1989). "Posttranslational modifications of tubulin in cultured mouse brain neurons and astroglia". Biol. Cell. 65 (2): 109–117. doi:10.1016/0248-4900(89)90018-x. PMID 2736326.
  5. ^ Maruta H, Greer K, Rosenbaum JL (1986). "The acetylation of alpha-tubulin and its relationship to the assembly and disassembly of microtubules". J. Cell Biol. 103 (2): 571–579. doi:10.1083/jcb.103.2.571. PMC 2113826. PMID 3733880.
  6. ^ Huang, Suming; Litt, Michael D.; Ann Blakey, C. (2015-11-30). Epigenetic Gene Expression and Regulation. pp. 21–38. ISBN 9780127999586.
  7. ^ Ruthenburg AJ, Li H, Patel DJ, Allis CD (December 2007). "Multivalent engagement of chromatin modifications by linked binding modules". Nature Reviews. Molecular Cell Biology. 8 (12): 983–94. doi:10.1038/nrm2298. PMC 4690530. PMID 18037899.
  8. ^ Kouzarides T (February 2007). "Chromatin modifications and their function". Cell. 128 (4): 693–705. doi:10.1016/j.cell.2007.02.005. PMID 17320507. S2CID 11691263.
  9. ^ Jenuwein T, Allis CD (August 2001). "Translating the histone code". Science. 293 (5532): 1074–80. doi:10.1126/science.1063127. PMID 11498575. S2CID 1883924.
  10. ^ Birney E, Stamatoyannopoulos JA, Dutta A, Guigó R, Gingeras TR, Margulies EH, et al. (The ENCODE Project Consortium) (June 2007). "Identification and analysis of functional elements in 1% of the human genome by the ENCODE pilot project". Nature. 447 (7146): 799–816. Bibcode:2007Natur.447..799B. doi:10.1038/nature05874. PMC 2212820. PMID 17571346.
  11. ^ Filion GJ, van Bemmel JG, Braunschweig U, Talhout W, Kind J, Ward LD, Brugman W, de Castro IJ, Kerkhoven RM, Bussemaker HJ, van Steensel B (October 2010). "Systematic protein location mapping reveals five principal chromatin types in Drosophila cells". Cell. 143 (2): 212–24. doi:10.1016/j.cell.2010.09.009. PMC 3119929. PMID 20888037.
  12. ^ Roy S, Ernst J, Kharchenko PV, Kheradpour P, Negre N, Eaton ML, et al. (modENCODE Consortium) (December 2010). "Identification of functional elements and regulatory circuits by Drosophila modENCODE". Science. 330 (6012): 1787–97. Bibcode:2010Sci...330.1787R. doi:10.1126/science.1198374. PMC 3192495. PMID 21177974.
  13. ^ Kharchenko PV, Alekseyenko AA, Schwartz YB, Minoda A, Riddle NC, Ernst J, et al. (March 2011). "Comprehensive analysis of the chromatin landscape in Drosophila melanogaster". Nature. 471 (7339): 480–5. Bibcode:2011Natur.471..480K. doi:10.1038/nature09725. PMC 3109908. PMID 21179089.
  14. ^ Kundaje A, Meuleman W, Ernst J, Bilenky M, Yen A, Heravi-Moussavi A, Kheradpour P, Zhang Z, et al. (Roadmap Epigenomics Consortium) (February 2015). "Integrative analysis of 111 reference human epigenomes". Nature. 518 (7539): 317–30. Bibcode:2015Natur.518..317.. doi:10.1038/nature14248. PMC 4530010. PMID 25693563.
  15. ^ F, Tie (2009). "CBP-mediated acetylation of histone H3 lysine 27 antagonizes Drosophila Polycomb silencing". Development. 136 (18): 3131–3141. doi:10.1242/dev.037127. PMC 2730368. PMID 19700617.
  16. ^ Creyghton, Menno P. (December 14, 2010). "Histone H3K27ac separates active from poised enhancers and predicts developmental state". PNAS. 107 (50): 21931–21936. doi:10.1073/pnas.1016071107. PMC 3003124. PMID 21106759.
  17. ^ Marzi, S. J.; Leung, S. K.; Ribarska, T.; Hannon, E.; Smith, A. R.; Pishva, E.; Poschmann, J.; Moore, K.; Troakes, C.; Al-Sarraj, S.; Beck, S.; Newman, S.; Lunnon, K.; Schalkwyk, L. C.; Mill, J. (2018). "A histone acetylome-wide association study of Alzheimer's disease identifies disease-associated H3K27ac differences in the entorhinal cortex". Nature Neuroscience. 21 (11): 1618–1627. doi:10.1038/s41593-018-0253-7. PMID 30349106. S2CID 53024153.
  18. ^ "Whole-Genome Chromatin IP Sequencing (ChIP-Seq)" (PDF). Illumina. Retrieved 23 October 2019.
  19. ^ "MAINE-Seq/Mnase-Seq". illumina. Retrieved 23 October 2019.
  20. ^ Buenrostro, Jason D.; Wu, Beijing; Chang, Howard Y.; Greenleaf, William J. (2015). "ATAC-seq: A Method for Assaying Chromatin Accessibility Genome-Wide". Current Protocols in Molecular Biology. 109: 21.29.1–21.29.9. doi:10.1002/0471142727.mb2129s109. ISBN 9780471142720. PMC 4374986. PMID 25559105.
  21. ^ Schep, Alicia N.; Buenrostro, Jason D.; Denny, Sarah K.; Schwartz, Katja; Sherlock, Gavin; Greenleaf, William J. (2015). "Structured nucleosome fingerprints enable high-resolution mapping of chromatin architecture within regulatory regions". Genome Research. 25 (11): 1757–1770. doi:10.1101/gr.192294.115. ISSN 1088-9051. PMC 4617971. PMID 26314830.
  22. ^ Song, L.; Crawford, G. E. (2010). "DNase-seq: A High-Resolution Technique for Mapping Active Gene Regulatory Elements across the Genome from Mammalian Cells". Cold Spring Harbor Protocols. 2010 (2): pdb.prot5384. doi:10.1101/pdb.prot5384. ISSN 1559-6095. PMC 3627383. PMID 20150147.