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ヒストンのメチル化 (Histone Methylation)

Histone Lysine Methylation

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経路の説明:

リジンのメチル化は転写の活性化 (H3K4、K36、K79) と不活性化 (H3K9、K27、H4K20) の両方に関与しており、転写活性は特定のメチル化の修飾度合と局在の両方によって決まります。リジンには異なる三つのメチル化状態があり (モノ、ジ、トリ)、これらはそれぞれ異なる核の特徴や転写状態に関与しています。このようなメチル化状態を確立するために、細胞内にはヒストン内の特定のリジンをメチル化する酵素 (リジンメチル基転移酵素:KMT) と脱メチル化する酵素 (リジン脱メチル化酵素:KDM) が存在します。

アルギニンは、タンパク質アルギニンメチル化酵素 (PRMT) ファミリーによって、モノメチル化あるいは対称または非対称にジメチル化されます。PRMTは、そのメチル化の仕方によって三つのタイプに分類されます。三つすべてのPRMTは、アルギニンをモノメチル化できます。モノメチル化されたアルギニンはさらにメチル化され、I型PRMTによって非対称性ジメチルアルギニンに、もしくはII型PRMTによって対称性ジメチルアルギニンになります。III型PRMTは、アルギニン残基のモノメチル化のみ行えます。リジン同様、アルギニンのメチル化の程度と局在は、転写活性に影響を及ぼします。

メチル基は非電荷で化学的に不活性であることから、メチル化は、メチル化リジン、あるいはメチル化アルギニン結合ドメインを有するクロマチン修飾酵素の認識とリクルートメントに影響を及ぼします。クロモドメイン、PHDフィンガー、PWWPドメイン、およびWD-40ドメインは、メチル化リジン結合モジュールに含まれ、そのリスト数は現在も増え続けています。一方、Tudorドメインは、メチル化リジン、メチル化アルギニンのどちらの修飾とも結合できます。リジンとアルギニンのメチル化はこれらの酵素に結合面を提供して、クロマチンの凝集やヌクレオソームの流動性、転写の活性化および不活性化を制御します。また同時に、DNAの修復と複製の制御も行います。さらに、メチル化によって、非メチル化ヒストンと相互作用するタンパク質の結合を阻害、あるいは近接するアミノ酸残基に対する別の調節修飾の触媒反応を直接阻害できます。

参考文献:

We would like to thank Prof. Jonathan Whetstine for reviewing this diagram.

created May 2006

revised August 2014

ヒストンのメチル化 (Histone Methylation)