
组蛋白修饰已被定义为表观遗传修饰因子。组蛋白的翻译后修饰包括组蛋白乙酰转移酶(HATs)对特定赖氨酸残基的乙酰化、组蛋白去乙酰化酶(HDACs)的去乙酰化、组蛋白甲基转移酶(HMTs)对赖氨酸和精氨酸残基的甲基化、组蛋白去甲基化酶(HDMTs)对赖氨酸残基的去甲基化,以及组蛋白激酶(HKs)对特定丝氨酸基团的磷酸化。其他组蛋白修饰还包括泛素(Ub)、小泛素样修饰因子(SUMOs)和聚腺苷二磷酸核糖(PAR)的附着。除了DNA甲基化外,组蛋白乙酰化和组蛋白甲基化是最为人们所熟知的表观遗传标记。一般来说,H3-K4、H3-K36或H3-K79的三甲基化会导致开放的染色质构型,因此是常染色质的特征。常染色质还以高水平的组蛋白乙酰化为特征,这由组蛋白乙酰转移酶介导。相反,组蛋白去乙酰化酶能够去除这种表观遗传标记,从而导致转录抑制。浓缩的异染色质富含H3-K9和H3-K27的三甲基化,而由组蛋白去乙酰化引起的常染色质位点的沉默涉及特定K9组蛋白甲基转移酶的募集。甲基化的H3-K9为含有染色体结构域的异染色质蛋白1(HP1)提供了一个结合位点,这会诱导转录抑制和异染色质化。在常染色质位点,这一过程由共抑制因子介导,例如视网膜母细胞瘤蛋白pRb或KAP1。组蛋白去甲基化酶对转录有相反的影响。例如,组蛋白去甲基化酶LSD1负责H3K4的去甲基化,这会导致转录失活。其他组蛋白去甲基化酶,如jumonji(JHDM2A),负责H3K9的去甲基化,而JHDM1则能够将活性染色质标记如H3-K36me2转化为未修饰状态的能力。赖氨酸残基可以被单甲基化、双甲基化或三甲基化,每种修饰都能不同地调节染色质结构和转录。除了其他组蛋白修饰如磷酸化外,这种巨大的变化导致了不同修饰的多种可能组合。这可能构成了一个“组蛋白密码”,可以被不同的细胞因子读取和解释。
异常的组蛋白修饰模式与许多不同的疾病联系在一起,如癌症、自身免疫性疾病以及炎症和神经性疾病。因此,检测组蛋白H3修饰将为更好地理解基因激活和沉默的表观遗传调控、与组蛋白修饰相关的病理疾病过程,以及开发针对组蛋白修饰的药物提供有用的信息。
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