ヒストンアセチル化

ヒストンアセチル化とは、主にヒストンタンパク質のN末端テイルにあるリジン残基にアセチル基が付加されることです。これは、一般的に開いた転写活性クロマチンと関連しています。リジンの正電荷を中和することで、ヒストンとDNAの結合を緩め、転写を活性化するリーダータンパク質のためのドッキングサイトを生成します。

Definition

ヒストンアセチル化とは、ヒストンのリジン残基のイプシロンアミノ基にアセチル基が可逆的に酵素的に付加されることであり、一般的にクロマチンを弛緩させ転写を促進し、ヒストン脱アセチル化酵素によって除去されます。

Scope

この項目では、ヒストンリジンアセチル化の化学的性質と位置、アセチル化酵素と脱アセチル化酵素（ライターとイレーサー）、そのマークを認識するリーダーモジュール、および活性クロマチンとの一般的な関連性について説明します。これは参照・教育目的であり、治療用量や個別化された治療については扱いません。

Core questions

• リジンのアセチル化は、ヒストンとDNAの相互作用およびクロマチン凝縮をどのように変化させますか？
• どの酵素がこのマークを付加および除去し、どのモジュールがそれを読み取りますか？
• なぜヒストンアセチル化は、一般的に活発な転写と関連しているのですか？
• アセチル化と脱アセチル化のバランスはどのように調節されていますか？

Key concepts

• リジンアセチル化
• ヒストンアセチル化酵素（ライター）
• ヒストン脱アセチル化酵素（イレーサー）
• ブロモドメインリーダー
• 電荷中和とクロマチン弛緩
• アセチル化関連活性クロマチン

Mechanisms

アセチル基は、ヒストンアランスフェラーゼ（ライター）によって、アセチルCoAからヒストンテイル上の特定のリジンのイプシロンアミノ基に転移されます。アセチル化はリジンの正電荷を中和し、ヒストンと負に帯電したDNA骨格との間の静電引力を弱め、それによってヌクレオソームのパッキングを緩めます。アセチルリジンはまた、ブロモドメイン含有リーダータンパク質によって認識され、転写およびリモデリング機構をリクルートします。このマークはヒストン脱アセチル化酵素（イレーサー）によって逆転され、正電荷を回復させ、凝縮を促進します。アセチル化酵素と脱アセチル化酵素の動的なバランスが、局所的なクロマチンアクセシビリティと転写能力を決定します。

Clinical relevance

ヒストンアセチル化酵素は、研究環境において遺伝子発現の調節因子および薬剤標的として研究されており、アセチル化バランスの破綻は様々な疾患で報告されています。この項目は、このマークを理解するための記述的な背景であり、個別の治療決定の根拠となるものではありません。

Evidence & guidelines

ヒストンアセチル化と転写許容クロマチンとの関連性、ライター・イレーサー・リーダーの組織化、およびブロモドメインによるアセチルリジンの認識は、ShahbazianとGrunnstein、SetoとYoshida、FujisawaとFilippakopoulosによる総説で十分に確立されています。部位特異的な機能的結果は残基と文脈によって異なり、マッピングの活発な領域であり続けています。

History

ヒストンアセチル化と転写活性との関連性は1960年代に提唱されましたが、1990年代にヒストンアセチル化酵素と脱アセチル化酵素がそれぞれ転写を活性化および抑制する酵素として同定されたことで、この分野は急速に進展しました。その後、ブロモドメインがアセチルリジンリーダーとして特徴づけられたことで、このマークのライター・リーダー・イレーサーの全体像が完成しました。

Key figures

• Michael Grunstein
• C. David Allis
• Edward Seto
• Tony Kouzarides
• Panagis Filippakopoulos

Seminal works

• shahbazian-grunstein-2007
• seto-yoshida-2014
• kouzarides-2007

Frequently asked questions

なぜヒストンアセチル化は転写を活性化する傾向があるのですか？

アセチル化はヒストンリジンの正電荷を中和し、ヒストンとDNAの結合を緩めてクロマチンを開放し、活性化機構をもたらすブロモドメインリーダータンパク質をリクルートします。

ヒストンアセチル化は何によって除去されますか？

ヒストン脱アセチル化酵素（HDAC）はアセチル基を除去し、リジンの正電荷を回復させ、クロマチン凝縮と転写抑制を促進します。