H3K36me3

H3K36me3は、DNAパッケージングタンパク質であるヒストンH3のエピジェネティック修飾である。これは、ヒストンH3タンパク質の36番目のリジン残基におけるトリメチル化を示すマークであり、遺伝子本体と関連することが多い。

H3K36には多様な修飾があり、多くの重要な生物学的プロセスに関与している。H3K36は、互いに類似性のない異なるアセチル化およびメチル化状態を持つ。[ 1 ]

命名法

H3K36me3はヒストンH3タンパク質サブユニット上の リジン36のトリメチル化を示す： [ 2 ]

略語 意味
H3 ヒストンのH3ファミリー
K リジンの標準略語
36 アミノ酸残基の位置

（N末端から数えて）

自分 メチル基
3 付加されたメチル基の数

リジンメチル化

メチル化-リジン

この図はリジン残基の進行性メチル化を示しています。トリメチル化（右）はH3K36me3に存在するメチル化を示しています。

ヒストン修飾の理解

真核細胞のゲノムDNAは、ヒストンと呼ばれる特殊なタンパク質分子に巻き付いています。DNAがループ状に配列した複合体はクロマチンと呼ばれています。クロマチンの基本構造単位はヌクレオソームで、これはヒストンのコアオクタマー（H2A、H2B、H3、H4）とリンカーヒストン、そして約180塩基対のDNAで構成されています。これらのコアヒストンはリジンとアルギニン残基を豊富に含んでいます。これらのヒストンのカルボキシル（C）末端は、ヒストン間相互作用だけでなく、ヒストン-DNA相互作用にも寄与しています。アミノ（N）末端の荷電末端は、H3K36me3に見られるような翻訳後修飾を受ける部位です。[ 3 ] [ 4 ]

改変のメカニズムと機能

結合タンパク質

H3K36me3は、MSL3、hMRG15、scEaf3などのクロモドメインタンパク質に結合することができる。 [ 5 ] BRPF1、 DNMT3A、HDGF2などのPWWPタンパク質や、PHF19、PHF1などのTudorドメインに結合することができる。 [ 5 ]

DNA修復

H3K36me3は二本鎖切断などのDNA損傷の相同組換え 修復に必要である。 [ 6 ] トリメチル化はSETD2メチルトランスフェラーゼによって触媒される。

その他の役割

H3K36me3はHDACがヒストンに結合して脱アセチル化するための目印として働き、暴走転写を防ぐ。[ 1 ]これは、通性ヘテロクロマチンと構成性ヘテロクロマチン の両方と関連している。[ 7 ]

他の変更との関係

H3K36me3はエクソンを定義する可能性がある。エクソン内のヌクレオソームには、H3K79、H4K20、そして特にH3K36me3といったヒストン修飾がさらに多く存在する。[ 1 ]

エピジェネティックな意味合い

ヒストン修飾複合体またはクロマチンリモデリング複合体によるヒストンテールの翻訳後修飾は細胞により解釈され、複雑で組み合わせた転写出力につながる。ヒストンコードは、特定領域のヒストン間の複雑な相互作用によって遺伝子の発現を指示すると考えられている。[ 8 ]ヒストンに対する現在の理解と解釈は、2つの大規模プロジェクト、ENCODEとエピゲノムロードマップに由来する。[ 9 ]エピゲノム研究の目的は、ゲノム全体のエピジェネティックな変化を調査することだった。これにより、異なるタンパク質やヒストン修飾の相互作用をグループ化することでゲノム領域を定義するクロマチン状態が得られた。ショウジョウバエ細胞でクロマチン状態を、ゲノム内のタンパク質の結合場所を見ることで調べた。ChIPシーケンスを使用すると、異なるバンドで特徴付けられるゲノムの領域が明らかになった。[ 10 ]ショウジョウバエにおいても、様々な発生段階のプロファイリングが行われ、ヒストン修飾の関連性に重点が置かれました。[ 11 ]得られたデータの解析により、ヒストン修飾に基づくクロマチン状態の定義が示されました。[ 12 ]特定の修飾がマッピングされ、特定のゲノム領域にエンリッチメントが局在していることが確認されました。5つの主要なヒストン修飾が発見され、それぞれが様々な細胞機能と関連していることが示されました。

  • H3K4me3プロモーター
  • H3K4me1 - プライミングされたエンハンサー
  • H3K36me3遺伝子体
  • H3K27me3ポリコーム抑制
  • H3K9me3 -ヘテロクロマチン

ヒトゲノムはクロマチン状態によってアノテーションされています。これらのアノテーション状態は、ゲノム配列から独立してゲノムをアノテーションする新しい方法として利用できます。DNA配列からの独立性は、ヒストン修飾のエピジェネティックな性質を強固にします。クロマチン状態は、エンハンサーなど、配列が明確に定義されていない調節要素を同定する際にも有用です。この追加レベルのアノテーションにより、細胞特異的な遺伝子制御をより深く理解することが可能になります。[ 13 ]

臨床的意義

このヒストンメチル化は遺伝子発現の安定性を維持する役割を担っています。これは老化過程を通して重要であり、寿命にも影響を与えます。老化に伴い発現が変化する遺伝子は、遺伝子本体中のH3K36me3レベルが著しく低下します。[ 14 ]

FXN上流GAA領域におけるH3K36me3とH3K79me2のレベルが低下しており、フリードライヒ運動失調症における転写伸長の欠陥を示唆している。[ 15 ]

方法

ヒストンマーク H3K36me3 はさまざまな方法で検出できます。

1. クロマチン免疫沈降シークエンシング（ChIPシークエンシング）は、標的タンパク質に結合し免疫沈降されたDNAの濃縮量を測定する。この方法は優れた最適化をもたらし、細胞内で起こるDNA-タンパク質結合を明らかにするためにin vivoで用いられる。ChIP-Seqは、ゲノム領域に沿った様々なヒストン修飾に対する様々なDNA断片を同定・定量化するために用いられる。[ 16 ]

2. ミクロコッカスヌクレアーゼシーケンシング（MNase-seq）は、適切に配置されたヌクレオソームが結合する領域を調べるために使用されます。ミクロコッカスヌクレアーゼ酵素を用いることで、ヌクレオソームの位置を特定します。適切に配置されたヌクレオソームでは、配列が濃縮されていることが観察されます。[ 17 ]

3. トランスポザーゼアクセスクロマチンシーケンシングアッセイ（ATAC-seq）は、ヌクレオソームフリー領域（オープンクロマチン）を調べるために使用されます。このアッセイでは、活性化したTn5トランスポゾンを用いてヌクレオソームの局在を明らかにします。[ 18 ] [ 19 ] [ 20 ]

参照

参考文献

  1. ^ a b c "H3K36" . epigenie . 2019年11月10日閲覧。
  2. ^ Huang, Suming; Litt, Michael D.; Ann Blakey, C. (2015-11-30).エピジェネティック遺伝子発現と制御. Elsevier Science. pp.  21– 38. ISBN 978-0-12-799958-6。
  3. ^ Ruthenburg AJ, Li H, Patel DJ, Allis CD (2007年12月). 「連結された結合モジュールによるクロマチン修飾の多価的関与」 . Nature Reviews. Molecular Cell Biology . 8 (12): 983–94 . doi : 10.1038 /nrm2298 . PMC 4690530. PMID 18037899 .  
  4. ^ Kouzarides T (2007年2月). 「クロマチン修飾とその機能」 . Cell . 128 (4): 693– 705. doi : 10.1016/j.cell.2007.02.005 . PMID 17320507 . 
  5. ^ a b「エピジェ​​ネティック修飾ポスター」アブカム2019年11月10日閲覧。
  6. ^ Pfister SX, Ahrabi S, Zalmas LP, Sarkar S, Aymard F, Bachrati CZ, Helleday T, Legube G, La Thangue NB, Porter AC, Humphrey TC (2014年6月). 「SETD2依存性ヒストンH3K36トリメチル化は相同組換え修復とゲノム安定性に必要である」 . Cell Rep . 7 (6): 2006–18 . doi : 10.1016/j.celrep.2014.05.026 . PMC 4074340. PMID 24931610 .  
  7. ^ Chantalat, S.; Depaux, A.; Hery, P.; Barral, S.; Thuret, J.-Y.; Dimitrov, S.; Gerard, M. (2011). 「ヒストンH3のリジン36トリメチル化は、構成的および通性ヘテロクロマチンと関連する」 . Genome Research . 21 (9): 1426– 1437. doi : 10.1101/gr.118091.110 . PMC 3166828. PMID 21803857 .  
  8. ^ Jenuwein T, Allis CD (2001年8月). 「ヒストンコードの翻訳」. Science . 293 ( 5532): 1074–80 . CiteSeerX 10.1.1.453.900 . doi : 10.1126/science.1063127 . PMID 11498575. S2CID 1883924 .   
  9. ^ Birney E, Stamatoyannopoulos JA, Dutta A, Guigó R, Gingeras TR, Margulies EH, et al. (ENCODEプロジェクトコンソーシアム) (2007年6月). 「ENCODEパイロットプロジェクトによるヒトゲノム1%の機能要素の同定と解析」 . Nature . 447 (7146): 799– 816. Bibcode : 2007Natur.447..799B . doi : 10.1038/ nature05874 . PMC 2212820. PMID 17571346 .  
  10. ^フィリオン GJ、ファン ベンメル JG、ブラウンシュヴァイク U、タルハウト W、カインド J、ウォード LD、ブルグマン W、デ カストロ IJ、ケルクホーフェン RM、ブッセメーカー HJ、ファン ステンセル B (2010 年 10 月)。「体系的なタンパク質位置マッピングにより、ショウジョウバエ細胞における 5 つの主要なクロマチン タイプが明らかになりました。 」セル。143 (2): 212–24 .土井: 10.1016/j.cell.2010.09.009。PMC 3119929。PMID 20888037。  
  11. ^ Roy S, Ernst J, Kharchenko PV, Kheradpour P, Negre N, Eaton ML, et al. (modENCODE Con​​sortium) (2010年12月). 「ショウジョウバエmodENCODEによる機能要素と制御回路の同定」 . Science . 330 (6012): 1787–97 . Bibcode : 2010Sci...330.1787R . doi : 10.1126/science.11 ​​98374. PMC 3192495. PMID 21177974 .  
  12. ^ Kharchenko PV, Alekseyenko AA, Schwartz YB, Minoda A, Riddle NC, Ernst J, et al. (2011年3月). 「ショウジョウバエのクロマチンランドスケープの包括的解析」 . Nature . 471 (7339): 480–5 . Bibcode : 2011Natur.471..480K . doi : 10.1038/ nature09725 . PMC 3109908. PMID 21179089 .  
  13. ^ Kundaje A, Meuleman W, Ernst J, Bilenky M, Yen A, Heravi-Moussavi A, Kheradpour P, Zhang Z, 他 (Roadmap Epigenomics Consortium) (2015年2月). 「111のヒトエピゲノムリファレンスの統合解析」 . Nature . 518 (7539): 317–30 . Bibcode : 2015Natur.518..317. doi : 10.1038 / nature14248 . PMC 4530010. PMID 25693563 .  
  14. ^ Pu, Mintie; Ni, Zhuoyu; Wang, Minghui; Wang, Xiujuan; Wood, Jason G.; Helfand, Stephen L.; Yu, Haiyuan; Lee, Siu Sylvia (2015). 「H3のLys36トリメチル化は老化に伴う遺伝子発現の変化を制限し、寿命に影響を与える」 . Genes & Development . 29 (7): 718– 731. doi : 10.1101/gad.254144.114 . PMC 4387714. PMID 25838541 .  
  15. ^ Sandi, Chiranjeevi; Al-Mahdawi, Sahar; Pook, Mark A. (2013). 「フリードライヒ運動失調症におけるエピジェネティクス：治療の課題と機会」 . Genetics Research International . 2013 : 1– 12. doi : 10.1155/2013/852080 . PMC 3590757. PMID 23533785 .  
  16. ^ 「全ゲノムクロマチンIPシーケンシング（ChIP-Seq）」（PDF）イルミナ. 2019年10月23日閲覧。
  17. ^ "MAINE-Seq/Mnase-Seq" . illumina . 2019年10月23日閲覧。
  18. ^ Buenrostro, Jason D.; Wu, Beijing; Chang, Howard Y.; Greenleaf, William J. (2015). 「ATAC-seq: ゲノムワイドクロマチンアクセシビリティ解析法」 . Current Protocols in Molecular Biology . 109 : 21.29.1–21.29.9. doi : 10.1002/0471142727.mb2129s109 . ISBN 978-0-471-14272-0. PMC  4374986 . PMID  25559105 .
  19. ^ Schep, Alicia N.; Buenrostro, Jason D.; Denny, Sarah K.; Schwartz, Katja; Sherlock, Gavin; Greenleaf, William J. (2015). 「構造化ヌクレオソームフィンガープリントは、調節領域内のクロマチン構造の高解像度マッピングを可能にする」 . Genome Research . 25 (11): 1757– 1770. Bibcode : 2015GenRe..25.1757S . doi : 10.1101 / gr.192294.115 . ISSN 1088-9051 . PMC 4617971. PMID 26314830 .   
  20. ^ Song, L.; Crawford, GE (2010). 「DNase-seq：哺乳類細胞からゲノム全体にわたる活性遺伝子調節エレメントをマッピングするための高解像度技術」 . Cold Spring Harbor Protocols . 2010 (2) pdb.prot5384. doi : 10.1101/pdb.prot5384 . ISSN 1559-6095 . PMC 3627383. PMID 20150147 .   
「 https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=H3K36me3&oldid=1317538506」より取得