Acetyl hóa Histone

Acetyl hóa histone là quá trình thêm một nhóm acetyl vào các gốc lysine trên protein histone, chủ yếu ở các đuôi N-tận cùng của chúng. Quá trình này thường liên quan đến chromatin mở, hoạt động phiên mã: bằng cách trung hòa điện tích dương của lysine, nó làm lỏng các tiếp xúc giữa histone và DNA, đồng thời tạo ra các vị trí gắn kết cho các protein đọc (reader proteins) kích hoạt phiên mã.

Definition

Acetyl hóa histone là quá trình thuận nghịch, được xúc tác bởi enzyme, thêm một nhóm acetyl vào nhóm epsilon-amino của các gốc lysine trên histone, nói chung làm giãn chromatin và thúc đẩy phiên mã, và được loại bỏ bởi các histone deacetylase.

Scope

Mục này bao gồm hóa học và vị trí của quá trình acetyl hóa lysine histone, các enzyme thêm (acetyltransferase) và loại bỏ (deacetylase), các mô-đun đọc nhận biết dấu hiệu này, và mối liên hệ chung của nó với chromatin hoạt động. Đây là tài liệu tham khảo-giáo dục và không đề cập đến liều lượng điều trị hoặc điều trị cá thể hóa.

Core questions

• Acetyl hóa lysine làm thay đổi tương tác histone-DNA và sự cô đặc của chromatin như thế nào?
• Những enzyme nào thêm và loại bỏ dấu hiệu này, và những mô-đun nào đọc nó?
• Tại sao acetyl hóa histone lại liên quan rộng rãi đến phiên mã hoạt động?
• Sự cân bằng giữa acetyl hóa và khử acetyl hóa được điều hòa như thế nào?

Key concepts

• Acetyl hóa lysine
• Histone acetyltransferase (các enzyme thêm)
• Histone deacetylase (các enzyme loại bỏ)
• Các yếu tố đọc bromodomain
• Trung hòa điện tích và giãn chromatin
• Chromatin hoạt động liên quan đến acetyl hóa

Mechanisms

Các nhóm acetyl được chuyển từ acetyl-CoA đến nhóm epsilon-amino của các lysine cụ thể trên đuôi histone bởi các histone acetyltransferase (các enzyme thêm). Acetyl hóa trung hòa điện tích dương của lysine, làm suy yếu lực hút tĩnh điện giữa histone và xương sống DNA tích điện âm, từ đó làm lỏng sự đóng gói của nucleosome. Các acetyl-lysine cũng được nhận biết bởi các protein đọc chứa bromodomain, chúng tuyển mộ bộ máy phiên mã và tái cấu trúc. Dấu hiệu này được đảo ngược bởi các histone deacetylase (các enzyme loại bỏ), chúng khôi phục điện tích dương và thúc đẩy sự cô đặc. Sự cân bằng động giữa hoạt động của acetyltransferase và deacetylase thiết lập khả năng tiếp cận chromatin cục bộ và năng lực phiên mã.

Clinical relevance

Các enzyme acetyl hóa histone được nghiên cứu như các yếu tố điều hòa biểu hiện gen và như các mục tiêu thuốc trong các nghiên cứu, và sự gián đoạn cân bằng acetyl hóa được mô tả trong nhiều bệnh khác nhau. Mục này cung cấp thông tin mô tả cơ bản để hiểu về dấu hiệu này và không phải là cơ sở cho các quyết định điều trị cá nhân.

Evidence & guidelines

Mối liên hệ giữa acetyl hóa histone với chromatin cho phép phiên mã, tổ chức thêm-loại bỏ-đọc, và sự nhận biết acetyl-lysine bởi bromodomain đã được thiết lập rõ ràng trong các bài tổng quan của Shahbazian và Grunstein, Seto và Yoshida, và Fujisawa và Filippakopoulos. Các hậu quả chức năng cụ thể theo vị trí thay đổi tùy theo gốc và ngữ cảnh và vẫn là một lĩnh vực nghiên cứu tích cực.

History

Mối liên hệ giữa acetyl hóa histone và hoạt động phiên mã đã được đề xuất vào những năm 1960, nhưng lĩnh vực này đã phát triển mạnh mẽ vào những năm 1990 khi các histone acetyltransferase và deacetylase được xác định là các enzyme lần lượt kích hoạt và ức chế phiên mã. Việc mô tả sau này về bromodomain như các yếu tố đọc acetyl-lysine đã hoàn thiện bức tranh thêm-đọc-loại bỏ cho dấu hiệu này.

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

Tại sao acetyl hóa histone có xu hướng kích hoạt phiên mã?

Acetyl hóa trung hòa điện tích dương trên các lysine của histone, làm lỏng sự liên kết giữa histone và DNA và mở chromatin, đồng thời tuyển mộ các protein đọc bromodomain mang theo bộ máy kích hoạt.

Điều gì loại bỏ acetyl hóa histone?

Các histone deacetylase (HDAC) loại bỏ các nhóm acetyl, khôi phục điện tích dương của lysine và thúc đẩy sự cô đặc chromatin và ức chế phiên mã.