Histone modification
Histone type
- Linker histone：
- 結合 linker DNA (50 pb)，不參與 nucleosome 形成
- 如束帶一般，固定住核小體
- Core histone：
- 參與 nucleosome 形成
- Nucleosome = [H2A, H2B, H3, H4] ×2 + 纏繞其
圈的 DNA (150 bp)
| Histone type | 描述 |
|---|---|
| H1 | - Mw 最大 - Lys, Arg 比例最高 |
| H5 | - 同 H1，但序列差異較大而獨立出來 |
| H2A | |
| H2B | |
| H3 | - 修飾發生率最高 - 典型修飾位點：H3 的 K9 |
| H4 | - Mw 最小 - 修飾發生率最高 |
-
Histone 修飾位點：
Histone protein N 端，即 Histone tail，為常見修飾位點
-
Acetylation：正向
- 由 Histone acetyltransferase (HAT) 催化
- Acetyl group 去除正電荷，改為中性 → Histone 緊密結合力下降
- Chromatin 變鬆弛 → 基因表現量上升
-
Deacetylation： 負向
- 由 Histone deacetylase (HDAC) 催化
- Histone 緊密結合力上升
- 形成緻密濃縮的 Heterochromatin → 基因表現量下降
-
Methylation：正/負向
可能促進或抑制轉錄，取決於甲基化位點
- 由 Histone methyltransferase (HMT) 催化
- S-Adenosyl methionine (SAM) 提供甲基
- 將甲基轉移至 Lys, Arg 上
- 最常見位點：H3, H4 上的 Lys
- 形成緻密濃縮的 Heterochromatin → 基因表現量下降
- 由 Histone methyltransferase (HMT) 催化
-
Phosphorylation：正向
- 常見位點：Ser, Thr
- 磷酸化添加負電荷→ Histone 緊密結合力下降
- Chromatin 變鬆弛 → 基因表現量上升
-
Epigenatic 表關遺傳
- 基因序列不變，但表現改變
- DNA methylation：
- 常見於 CpG island 的 C，形成 5'-methyl-C
- 甲基化使基因沉默
- Histone modification
- 常見於 H3, H4
- ncRNA regulation
- 例如 RNAi
- DNA methylation：
- 多層次調控實例：Barr body
| 層級 | 機制 | 角色 |
|---|---|---|
| ncRNA | XIST lncRNA | 決定哪條 X 被關閉 包覆 X chromosome 使其沉默 |
| Histone | H3 K27me3、macro H2A | 建立 Heterochromatin 結構 |
| DNA | CpG methylation | 長期、穩定、可遺傳沉默 |
比較：原核生物的甲基化修飾
- 細菌合成 DNA 時，舊股 DNA 會甲基化 (Methylation)，新股則無
- Mismatch repair (MMR) 便可辨認正確、錯誤股
Which of the following statements about histone acetylation is WRONG?
(A) Histone acetylation usually occurs within the tail region.
(B) Histone acetylation decreases the positive charge of histones.
(C) Histone acetylation reduces the histone-DNA affinity.
(D) Histone acetylation promotes the 30-nm fiber formation.
(E) Histone acetylation is usually associated with activation of gene expression.
- Acetylation ：基因表現