ヒストン

ヒストンとは?

ヒストンは,長い DNA分子を折り畳んで核内に収納する役割をもつタンパクです.
ヒストンDNA結合タンパクの大部分を占め,ヒストンDNAの重量比はほぼ1:1となっています.
ヒストンは強い塩基性のタンパクであり,酸性の DNA との高い親和性があります.
ヒストンを構成するアミノ酸のうち,20%以上が塩基性の残基(リシンまたはアルギニン)である.
1つのヒストン八量体は,約 146 bp の DNA を左巻きに約1.65回巻き付け,ヌクレオソームを構築する.ヌクレオソームクロマチン構造の最小単位です.
ヌクレオソームの形成は一般に転写を阻害的します.ゆるまないと転写因子がくっつくこともできないためです.
転写がなされる遺伝子座染色体では、ヌクレオソームが緩んだりヒストンが解離していることが知られています.

コアヒストン

コアヒストンは球形のカルボキシル末端と,直鎖状のアミノ末端(ヒストンテール)からなっています.
コアヒストンはH2A, H2B, H3, H4の4種類に分類され,それぞれ2分子ずつ集まり,ヒストン八量体(ヒストンオクタマー)を形成します.
コアヒストン(特にH3とH4)は進化的によく保存されています.

リンカーヒストン

ヌクレオソーム間のDNAをリンカーDNAといいますが,それに結合するヒストンをリンカーヒストンと総称します.
その代表的なものはヒストンH1と呼ばれる分子です.有核赤血球では H1 の代わりに H5 が用いられる.
リンカーヒストンの一次構造はより多様性が大きくなっています.

ヒストンの化学修飾(ヒストンコード)

ヒストンは,
アセチル化
リン酸化
メチル化
ユビキチン化
といった化学修飾を受けます.

これらの修飾のターゲットは
アセチル化:リシン残基
ユビキチン化:リシン残基
リン酸化:セリン残基,スレオニン残基
となっています.

こうした化学修飾は遺伝子発現等の数々のクロマチン機能の制御に関わっていることが証明されつつあり,複数の修飾の組み合わせがそれぞれ特異的な機能を引きおこすため,ヒストンコードと呼ばれています.

修飾酵素と修飾認識ドメイン

ヒストンの多数の化学修飾のいくつかについては修飾酵素と脱修飾酵素が同定されています.

アセチル化:ヒストンアセチルトランスフェラーゼ histone acetyltransferases HAT
脱アセチル化:ヒストン脱アセチル化酵素 histone deacetylases HDAC

多くのヒストン修飾酵素・脱修飾酵素(複合体)にもヒストン修飾認識ドメインが存在します.
修飾酵素・認識タンパク・脱修飾酵素の組み合わせは、writer・reader・eraserと考えればちょうどよいと思います.

この記事の著者:仲田洋美
医籍登録番号 第371210号
日本内科学会 総合内科専門医 第7900号
日本臨床腫瘍学会 がん薬物療法専門医 第1000001号
臨床遺伝専門医制度委員会認定 臨床遺伝専門医 第755号

 

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