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组蛋白修饰

Answer 1

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常见组蛋白修饰 - (jianshu.com)

表观遗传学-组蛋白修饰 - (jianshu.com)

Euchromatin: 常 染色质；基因 表达活跃 的区域，染色体结构较为 疏松 。

Heterochromatin: 异 染色质；基因 表达沉默 的区域，染色体结构 致密 。

E->H或H->E称为 染色质重塑 (Chromatin Remodeling)

分子机理：DNA甲基化，组蛋白修饰，染色质重塑复合物的协同作用

在细胞核中的染色体是高度压缩的，而折叠时DNA缠绕的就是组蛋白。

下面是检测到的组蛋白三维结构示意图，

细心的你们一定会发现在每种组蛋白结构都会伸出来一小段“ 线头 ”，这是 蛋白质的N端，也叫尾巴(tail)。

这种修饰是一种以 共价方式 进行的 蛋白质翻译后修饰（PTM） ，包括： 甲基化（M），磷酸化（P），乙酰化（A） 等等。

由于组蛋白修饰的类型众多，所以我们需要在称呼组蛋白修饰时，有一个规则：

组蛋白结构 + 氨基酸名称 + 氨基酸位置 + 修饰类型

在实际的应用中，我们一般这样写：

H3K4me3：代表 H3组蛋白 的 第4位赖氨酸 的 三甲基化

H3K14ac：代表 H3组蛋白 的 第14位赖氨酸 的 乙酰化

这些修饰都会影响基因的 转录活性 。而 组蛋白H3 是修饰最多的组蛋白。下面我们来详细看看：

H3K9me3 以及 H4K20me3 ，就像 H3K27me3 一样，它们通过形成异色区域与转录 抑制 相关。 

H3K27me2 广泛分布在核心组蛋白H3中，并被认为通过抑制非细胞型特异性增强子发挥保护作用。最终，这导致 转录失活 。

H3K27，H3K9和H4K20的 单甲基化 都与基因 激活 有关

H3K36me3，组蛋白H3的第36个赖氨酸残基处的三甲基化，与基因区域有关，通常H3K36me3定义了 exon ，与 DNA损伤修复 有关。

H3K27ac（激活） 和 H3K27me3（抑制） 修饰在组蛋白尾部的相同位置，它们相互 拮抗

H3K27me3（抑制） 通常在二价结构域中与 H3K4me3（激活） 相互作用。这些结构域通常在胚胎干细胞中发现，对于适当的细胞分化至关重要。 H3K27me3和H3K4me3决定一个细胞是否仍未指定或最终分化。

甲基化取决于其位置和状态，与抑制或激活有关。

组蛋白甲基化的位点是 赖氨酸K 和 精氨酸R 。

赖氨酸可以分别被一、二、三甲基化，精氨酸只能被一、二甲基化。

研究表明，组蛋白精氨酸甲基化是一种相对动态的标记，精氨酸甲基化与基因激活相关。

相反，赖氨酸甲基化似乎是基因表达调控中一种较为稳定的标记。

例如，

H3K4 的甲基化与基因 激活 相关

H3K9 ， H3K27 单甲基化 与基因 激活 有关， 三甲基化 与基因 沉默 相关

H3K9，H3K27甲基化会介导异染色质的形成

生物学功能：基因转录活化,基因转录沉默,X染色体失活, 异染色质 致密状态(heterochromatin compaction)

组蛋白甲基化和乙酰化主要发生在它们的 N-末端尾部 并且可以影响基因的 转录 。

组蛋白乙酰化主要与基因 激活 有关，组蛋白乙酰化主要发生在H3、H4的N端比较保守的 赖氨酸 K 位置上，是由组蛋白乙酰转移酶和组蛋白去乙酰化酶协调进行。

特定基因区域的组蛋白乙酰化和去乙酰化是以一种非随机的、位置特异的方式进行。

乙酰化可能通过对 组蛋白电荷以及相互作用蛋白 的影响，来调节基因转录。

分子效应： 中和 赖氨酸上的 正电荷 ，增加 组蛋白与DNA 的排斥力

生物学功能：基因 转录活化 、DNA 损伤修复