個人整理-組蛋白甲基化在真核基因中的調(diào)控作用

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上組蛋白甲基化在真核基因中的調(diào)控作用1 組蛋白修飾的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)在真核生物中，核小體是染色質(zhì)的基本結(jié)構(gòu)單位，是由DNA和組蛋白共同構(gòu)成。組蛋白分子分為H1、H2A、H2B、H3和H4等5種。核心組蛋白足由H2A、H2B、H3、H4各2個分子形成的八聚體，與其上纏繞的146 bp DNA雙螺旋分子構(gòu)成了核小體的核心顆粒，核小體的核心顆粒之間再由約60個堿基對DNA和組蛋白H1連接起來形成串珠樣結(jié)構(gòu)。組蛋白富含帶正電荷的精氨酸和賴氨酸，可以與帶有負(fù)電荷的DNA分子緊密結(jié)合。每個核心組蛋白由一個球形結(jié)構(gòu)域和暴露在核小體表面的N端尾區(qū)組成，其N端氨基末端會發(fā)生多種共價修飾，包括磷酸

2、化、乙?；⒓谆?、泛素化、糖基化、碳基化等。2 組蛋白修飾、組蛋白密碼與表觀遺傳學(xué)組蛋白翻譯后修飾包括乙酰化與去乙?；?、磷酸化與去磷酸化、甲基化與去甲基化、泛素化與去泛素化等。這些修飾可能通過兩種機(jī)制影響染色體的結(jié)構(gòu)與功能：改變組蛋白的電荷，因此改變了組蛋白與DNA結(jié)合的特性；產(chǎn)生蛋白識別模塊的結(jié)合表面，因此能募集專一蛋白復(fù)合物到它們的表面起作用。單一組蛋白的修飾往往不能獨(dú)立地發(fā)揮作用，一個或多個組蛋白尾部的不同共價修飾依次發(fā)揮作用或組合在一起，形成一個修飾的級聯(lián)，它們通過協(xié)同或拮抗來共同發(fā)揮作用。這些多樣性的修飾以及它們時間和空間上的組合與生物學(xué)功能的關(guān)系可作為一種重要的表觀標(biāo)志或語言，也

3、被稱為“組蛋白密碼” (histone code)，在不同環(huán)境中可以被一系列特定的蛋白質(zhì)或者蛋白質(zhì)復(fù)合物所識別，從而將這種密碼翻譯成一種特定的染色質(zhì)狀態(tài)以實(shí)現(xiàn)對特定基因的調(diào)節(jié)。組蛋白修飾與DNA 甲基化、染色體重塑和非編碼RNA 調(diào)控等，在基因的DNA序列不發(fā)生改變時，使基因的表達(dá)發(fā)生改變，并且這種改變還能通過有絲分裂和減數(shù)分裂進(jìn)行遺傳，這種遺傳方式是遺傳學(xué)的一個分支，被稱為“表觀遺傳學(xué)”。組蛋白密碼擴(kuò)展了DNA序列自身包含的遺傳信息，構(gòu)成了重要的表觀遺傳學(xué)標(biāo)志。圖1顯示的是組蛋白H3 和H4 的N端尾部氨基酸排列順序、常見的修飾位點(diǎn)及這些位點(diǎn)相應(yīng)的修飾方式、修飾間相互影響。從圖1 可見，組蛋

4、白H3K9 既可被乙酰化又可被甲基化，說明兩者間存在競爭性修飾，究竟采取何種修飾視具體情況而異。Litt等研究表明，H3K9 的乙?；图谆g存在負(fù)相關(guān)，而H3K4 乙酰化與甲基化間存在正相關(guān)，由此很容易看出H3K9 和H3K4 的甲基化存在拮抗作用。由此可見，組蛋白修飾以及組蛋白修飾間的調(diào)節(jié)將是非常復(fù)雜的，有待進(jìn)一步探索。3 組蛋白甲基化和去甲基化3.1 組蛋白甲基化和組蛋白甲基轉(zhuǎn)移酶組蛋白甲基化是表觀遺傳修飾方式中的一種，參與基因轉(zhuǎn)錄調(diào)控，通常發(fā)生在H3和H4組蛋白N端精氨酸或者賴氨酸殘基上的甲基化，由組蛋白甲基轉(zhuǎn)移酶(histone methyltransferases，HMT)催化，

5、該酶分為組蛋白賴氨酸甲基轉(zhuǎn)移酶(HKMT)、組蛋白精氨酸甲基轉(zhuǎn)移酶(HRMT)2個家族。HKMT例如果蠅Su(var)39、Ashl，裂殖酵母Clr4、SET9，釀酒酵母ySETI、set2，粗糙鏈胞霉菌Dim5，哺乳動物Suv39H1、Suv39H2、G9a、G9a相關(guān)蛋白(GLP)、SETBl/ESET、M1。l。、SET7/Set9、NSDl、EZH2等。其甲基化位點(diǎn)多位于H3N端尾區(qū)賴氨酸殘基上，其中H3K4、H3K36的甲基化可以激活基因轉(zhuǎn)錄，而H3K9、H3K27、H3K79、H3K20的甲基化則抑制基因轉(zhuǎn)錄。促進(jìn)基因表達(dá)，或是抑制基因表達(dá)，除取決于甲基化的位點(diǎn)外，還與甲基化的程度

6、相關(guān)，即某一特定殘基可以結(jié)合不同數(shù)目的甲基，賴氨酸殘基的單、雙、三甲基化(metl、met2、met3)似乎是基因表達(dá)調(diào)控較為穩(wěn)定的標(biāo)記。HRMT如PRMT5、PRMTl、CARMl，其甲基化位點(diǎn)多位于H3 N端尾區(qū)精氨酸殘基上，能夠單、雙甲基化。一般來說，精氨酸甲基化與基因激活相關(guān)，組蛋白精氨酸甲基轉(zhuǎn)移酶作為協(xié)同刺激因子被募集到目標(biāo)基因的啟動子區(qū)促進(jìn)基因表達(dá)，若精氨酸的甲基化丟失則與基因沉默相關(guān)。3.2 組蛋白去甲基化及組蛋白去甲基化酶多年以來組蛋白甲基化作用被認(rèn)為是不可逆的，然而有研究顯示有一種酶即Jumonji domaincontaining(JmjC)組蛋白去甲基化酶可以催化組蛋白中

7、賴氨酸和精氨酸單、雙甲基化的去甲基化，而三甲基化似乎不能被去甲基化。組蛋白去甲基化酶的發(fā)現(xiàn)使組蛋白甲基化過程更具動態(tài)性，也大大豐富了組蛋白修飾的復(fù)雜性。該類酶主要包括肽基精氨酸脫亞胺酶4(PAD4)和賴氨酸特異性去甲基化酶I(LSDl)等。PAD4是一種可以將甲基化的精氨酸轉(zhuǎn)變?yōu)楣习彼嵬瑫r釋放甲胺的蛋白，使蛋白質(zhì)精氨酸甲基轉(zhuǎn)移酶失去作用位點(diǎn)而達(dá)到抑制甲基化反應(yīng)的目的，多作用于H3、H4的多個精氨酸位點(diǎn)，但只對單甲基化有效，對雙甲基化無效。LSDl是一種黃素腺嘌呤二核苷酸(FAD)依賴的單胺氧化酶，通過氨基氧化作用生成甲醛和去甲基化賴氨酸殘基達(dá)到去除甲基的目的。該酶可以使得賴氨酸單、雙甲基化去甲

8、基，特別作用于H3K4位點(diǎn)，使轉(zhuǎn)錄受到抑制。也有報告雄激素受體的作用下，LSDl可作用于H3K9位點(diǎn)，從而激活轉(zhuǎn)錄。對于三甲基化似乎無法去甲基化，因此目前暫時認(rèn)為三甲基化可能是真正永久不可逆的。3.3 SET結(jié)構(gòu)域多數(shù)蛋白甲基轉(zhuǎn)移酶都包含有SET結(jié)構(gòu)域，含有SET結(jié)構(gòu)域的蛋白主要功能是調(diào)節(jié)基因活性，但具體機(jī)制還不甚明確。一些植物中含有SET結(jié)構(gòu)域蛋白的相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)這些蛋白控制著組蛋白甲基轉(zhuǎn)移酶類的活性，提示SET結(jié)構(gòu)域可能是甲基轉(zhuǎn)移酶類的重要組成部分。眾所周知，核小體組蛋白在異染色體基因沉默中發(fā)揮關(guān)鍵作用，已有研究表明很多含有SET結(jié)構(gòu)域的蛋白，如人Suv39H1和裂殖酵母Clr4，都具有組蛋

9、白甲基轉(zhuǎn)移酶活性，并在組蛋白甲基化導(dǎo)致基因沉默擔(dān)當(dāng)重要角色。4 組蛋白甲基化對基因表達(dá)的調(diào)控作用組蛋白甲基化的功能主要體現(xiàn)在異染色質(zhì)形成、基因印記、X染色體失活和轉(zhuǎn)錄調(diào)控方面。目前發(fā)現(xiàn)24個組蛋白甲基化位點(diǎn)，其中17個位于賴氨酸，其他7個位于精氨酸。賴氨酸可以是單甲基化、雙甲基化和三甲基化，精氨酸也可以是單甲基化或者雙甲基化。如果把這3種甲基化狀態(tài)都考慮在內(nèi)，應(yīng)該一共有3x1011種組蛋白甲基化組合狀態(tài)，復(fù)雜的組合為組蛋白甲基化發(fā)揮功能調(diào)控作用提供更大的潛能。4.1 組蛋白甲基化與異染色質(zhì)形成Suv39hl和suv39h2兩種基因編碼的甲基轉(zhuǎn)移酶對異染色質(zhì)的形成起重要作用，若將這兩個基因同時突

10、變，細(xì)胞中H3K9的甲基化會減少一半，這樣出生的小鼠有絲分裂中染色體的分離有缺陷。在裂殖酵母中H3K9位點(diǎn)的甲基化可以將常染色質(zhì)和異染色質(zhì)在特定區(qū)域分開。在形成異染色質(zhì)的過程中，Su(var)39與異染色質(zhì)蛋白1(HPl)之間相互作用控制對方蛋白質(zhì)的定位。有學(xué)者曾針對異染色質(zhì)的形成提出過一個模型：首先組蛋白脫乙酰酶使H3中的K9、K14脫乙?；?，然后SUV39Hl對H3K9進(jìn)行甲基化。H3K9的甲基化再影響DNA的甲基化，隨后甲基化的H3K9做為一個結(jié)合位點(diǎn)招募HPl蛋白的定位，最后HPl定位在間期核的異染色質(zhì)區(qū)，參與染色體高級結(jié)構(gòu)的形成，最終形成異染色質(zhì)的多聚體。4.2 組蛋白甲基化與基因印

11、記基因印記是指一對等位基因中，一條來自父方，一條來自母方，其中任何一方基因表達(dá)處于抑制狀態(tài)，就稱為基因印記。組蛋白甲基轉(zhuǎn)移酶在基因印記中發(fā)揮重要作用。缺少組蛋白甲基轉(zhuǎn)移酶會導(dǎo)致基因印記丟失。最近，有兩項(xiàng)在大鼠7號染色體中的研究都發(fā)現(xiàn)，組蛋白甲基化可能是除了DNA甲基化以外維持基因印記的另一種重要途徑。例如，H3K9位點(diǎn)甲基化參與鼠類胚胎Kcnqlotl基因的印記。4.3 組蛋白甲基化與X染色體失活雌性哺乳動物的劑量補(bǔ)償1是由X染色體失活和Xist非編碼RNA(ncRNA)決定的。在胚胎干細(xì)胞分化過程中，Xist表達(dá)就和H3K27me3、H4K20mel、DNA甲基化有關(guān)。胚胎組織隨機(jī)X染色體失

12、活是由DNA甲基化控制的，而胚外組織對于已經(jīng)印記的X染色體失活的維持是依賴于Eed的功能和Xist的表達(dá)，與DNA甲基化無關(guān)。由此可見，X染色體失活和基因組印記可能由同樣的機(jī)制引起，這些機(jī)制中就包括組蛋白甲基化和ncRNA。4.4 組蛋白甲基化與轉(zhuǎn)錄調(diào)控組蛋白甲基化發(fā)生在賴氨酸和精氨酸殘基上。研究發(fā)現(xiàn)組蛋白賴氨酸甲基化在染色質(zhì)形成和基因表達(dá)過程中起重要作用。最近發(fā)現(xiàn)，轉(zhuǎn)錄過程中，PAF轉(zhuǎn)錄延長復(fù)合體可以募集Setl和Set2兩種組蛋白甲基轉(zhuǎn)移酶到達(dá)mRNA編碼區(qū)調(diào)控基因轉(zhuǎn)錄。在這一過程中RNA聚合酶呈現(xiàn)末端磷酸化狀態(tài)，因此這種磷酸化的RNA聚合酶是組蛋白甲基化和基因轉(zhuǎn)錄的聯(lián)系紐帶。4.4.1

13、精氨酸甲基化精氨酸甲基化發(fā)生在組蛋白H3(R2、R17、R26) 和 H4(R3)上，可以是單甲基化或者是雙甲基化，后者可以呈現(xiàn)對稱雙甲基化或者不對稱雙甲基化。精氨酸甲基化對基因表達(dá)起激活作用。組蛋白精氨酸甲基轉(zhuǎn)移酶作為協(xié)同激活因子被募集到目標(biāo)基因的啟動子區(qū)。這種酶屬于組蛋白甲基轉(zhuǎn)移酶中的CARMl和PRMTl家族，這兩個家族中的酶分別對H3和H4組蛋白起轉(zhuǎn)甲基作用。4.4.2 賴氨酸甲基化4.4.2.1激活轉(zhuǎn)錄功能H3K4和H3K36位點(diǎn)發(fā)生的甲基化可以激活基因的轉(zhuǎn)錄。H3K4的甲基化必須在H2B的123位賴氨酸呈現(xiàn)泛素化的狀態(tài)下，但是H3K36甲基化不受這種限制。這主要是因?yàn)镠2BKl23

14、位泛素化后可以募集H3K4甲基轉(zhuǎn)移酶Setl，而Setl又可以募集PAFl延長復(fù)合體，當(dāng)RNA聚合酶的C端結(jié)構(gòu)域中5位絲氨酸呈現(xiàn)磷酸化狀態(tài)時，就可以與這種延長復(fù)合體一起開啟基因轉(zhuǎn)錄。甲基轉(zhuǎn)移酶Dotl也可以被募集到該復(fù)合體中，從而開啟轉(zhuǎn)錄。研究還發(fā)現(xiàn)，Ubp8作為SAGA復(fù)合體中的一個成分，發(fā)揮去除泛素化作用，使得H3K4甲基化后出現(xiàn)去泛素化狀態(tài)，這樣就可以募集H3K36甲基轉(zhuǎn)移酶Set2，當(dāng)H3K36甲基化與RNA聚合酶CTD區(qū)2位絲氨酸磷酸化同時發(fā)生時，就可以激活基因轉(zhuǎn)錄。由此推測H3K4甲基化可能是轉(zhuǎn)錄發(fā)生的早期事件。上述是在釀酒酵母中做的研究，雖然多細(xì)胞動物中也有類似關(guān)于H3K4甲基化

15、的報道，但是這種修飾在多細(xì)胞動物中是異常復(fù)雜的，具體的功能還需要迸一步研究。另一項(xiàng)研究報道Setlp作為H3K4的甲基化轉(zhuǎn)移酶，可以調(diào)控酵母中許多基因的表達(dá)。lswlp是一種ATP酶，它可以識別H3K4雙甲基化和三甲基化的染色體。兩者相互聯(lián)系共同調(diào)節(jié)特定基因的5端，使RNA聚合酶分布正常，從而促進(jìn)基因的正常轉(zhuǎn)錄。4.4.2.2 抑制轉(zhuǎn)錄功能H3K9、H3K27、H3K79、H4K20位點(diǎn)的甲基化發(fā)揮轉(zhuǎn)錄抑制作用。H3K9甲基化介導(dǎo)基因轉(zhuǎn)錄抑制的機(jī)制研究較清楚。Suv39是H3K9甲基轉(zhuǎn)移酶，H3K9甲基化后和募集來的HPl蛋白結(jié)合。RB蛋白募集Suv39/HPl復(fù)合體共同控制cyclinE啟動

16、予，從而實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)錄抑制功能。研究發(fā)現(xiàn)，缺失RB時，H3K9是不甲基化的，而且P1和 cyclinE啟動子也是不相關(guān)的。所以認(rèn)為必須要有RB蛋白才能發(fā)揮H3K9甲基化的轉(zhuǎn)錄抑制功能。值得注意的是，RB蛋白調(diào)控的賴氨酸甲基化都發(fā)生在該位點(diǎn)去乙酰化后，現(xiàn)在還不清楚是不是RB蛋白本身在募集去乙?；负图谆D(zhuǎn)移酶過程中本身裁有順序性。至于HPl是如何介導(dǎo)轉(zhuǎn)錄抑制的還不清楚。一種假設(shè)認(rèn)為，HPl蛋白作用于基因啟動子區(qū)帶來多種酶活性，從而介導(dǎo)轉(zhuǎn)錄靜默。研究發(fā)現(xiàn)，HPl可能有ATP酶和去乙?；富钚跃褪沁@種假設(shè)的證據(jù)。另外，HPl可以保護(hù)H3K9位的甲基化不受去甲基化酶酶攻擊，也是維持轉(zhuǎn)錄抑制的保證。除了RB蛋

17、白介導(dǎo)組蛋白甲基化的轉(zhuǎn)錄抑制作用以外，KAPl和AROS兩種蛋白質(zhì)也可能介導(dǎo)目標(biāo)基因的轉(zhuǎn)錄抑制。以上不同位置的甲基化并不是獨(dú)立存在的，乙?；图谆膊皇菦]有關(guān)系的。學(xué)者們認(rèn)為，存在一種酶學(xué)復(fù)合體，它同時包括去乙?；负虷3K9甲基轉(zhuǎn)移酶。這種多酶體系可以保證乙?；募せ钭饔煤图谆囊种谱饔?，這沖突的兩種修飾方式不會同時出現(xiàn)。組蛋白甲基化除了以上三種主要功能之外，還參與DNA的損傷修復(fù)過程。H3K79和H4K20甲基化過程如果受阻，就會出現(xiàn)DNA損傷部位周圍P53BPl和Crb2的錯誤定位，從而影響修復(fù)過程。表1列出了組蛋白各位點(diǎn)的甲基化轉(zhuǎn)移酶和去甲基化酶及其甲基化位點(diǎn)功能。4.5 組蛋白甲

18、基化與DNA甲基化Tamaru和Selker在鏈孢霉屬中的研究發(fā)現(xiàn)，H3K9甲基轉(zhuǎn)移酶dim5被抑制后，DNA的甲基化程度也下調(diào)。他們還將脈孢菌株系中H3K9用其他不能發(fā)生甲基化的氨基酸代替，發(fā)現(xiàn)H3組蛋自甲基化狀態(tài)改變后hph基因也沒有被甲基化，由此而推測組蛋白甲基化可能是DNA甲基化發(fā)生的前提。還有研究發(fā)現(xiàn)，DNA甲基化起始階段存在DNA甲基轉(zhuǎn)移酶3(DNMT3)向組蛋白甲基化結(jié)合蛋白HPl募集的現(xiàn)象，這同樣提示兩種甲基化過程可能存在重疊。另外，DNA發(fā)生甲基化后會募集甲基結(jié)合蛋白，這類蛋白質(zhì)利用其MBD結(jié)構(gòu)域識別甲基化DNA，從而發(fā)揮抑制轉(zhuǎn)錄的作用。近來研究發(fā)現(xiàn)一種H3K9甲基轉(zhuǎn)移酶結(jié)構(gòu)

19、中也存在MBD結(jié)構(gòu)域。如果此酶的MBD能與甲基化的DNA結(jié)合，那么就可以把組蛋自甲基化和DNA甲基化聯(lián)系起來。4.6 組蛋白甲基化與疾病SET結(jié)構(gòu)域存在于許多與腫瘤發(fā)生相關(guān)的人類基因之中。過去10年的研究發(fā)現(xiàn)，具有此結(jié)構(gòu)域的基因多數(shù)都發(fā)揮腫瘤抑制的功能。最近發(fā)現(xiàn)組蛋白甲基轉(zhuǎn)移酶也具有SET結(jié)構(gòu)域，那么很自然地推測組蛋白甲基轉(zhuǎn)移酶是否也具有腫瘤抑制的功能?RIZl(PRDM2)具有H3K9位甲基轉(zhuǎn)移酶活性。研究發(fā)現(xiàn)，在某些腫瘤中，例如：乳腺癌、肝癌、結(jié)腸癌、神經(jīng)母細(xì)胞瘤、脊髓瘤、肺癌和骨腫瘤中，該基因發(fā)生突變而失去活性，而其失活又引起G2-M期的細(xì)胞周期延長，調(diào)亡抑制，因此推測H3K9位組蛋白甲

20、基轉(zhuǎn)移酶可能具有腫瘤抑制功能，它的功能缺失可能參與癌癥的發(fā)生過程。Suv39l/2剔除的鼠基因不穩(wěn)定，染色體錯誤分離，替致B細(xì)胞淋巴瘤。人的Suv39hl/2與視網(wǎng)膜膠質(zhì)瘤蛋白(Rb)共同調(diào)節(jié)周期蛋白E(cycline E)的基因表達(dá)，Suv39h1/2的功能下調(diào)可能導(dǎo)致增殖失控而發(fā)生癌變，如非何杰金氏淋巴瘤。另外，H4R3位的甲基化影響白血病細(xì)胞的分化。MLLl甲基轉(zhuǎn)移酶突變與多種類型白血病有關(guān)。結(jié)直腸癌和肝癌細(xì)胞中SMYD3甲基轉(zhuǎn)移酶過表達(dá)，前列腺癌、淋巴瘤和乳腺癌中EZH2甲基轉(zhuǎn)移酶高表達(dá)，這說明組蛋白甲基轉(zhuǎn)移酶異?？赡軈⑴c實(shí)體腫瘤發(fā)生。最近，美國一項(xiàng)臨床研究發(fā)現(xiàn)，組蛋白甲基化在前列腺癌

21、患者標(biāo)本中比例很高，估計其他腫瘤中也可能有相似發(fā)現(xiàn)。另外，還有報道缺乏甲基的飲食會導(dǎo)致組蛋白甲基化程度低，這類人群發(fā)生腫瘤的比例較正常人群高。這也提示組蛋白甲基化可能與腫瘤發(fā)生有關(guān)。5 組蛋白甲基化及其他化學(xué)修飾的共同調(diào)控作用組蛋白的不同化學(xué)修飾之間相互作用，不僅表現(xiàn)為同種組蛋白不同殘基的一種修飾能加速或抑制另一修飾的發(fā)生，并且在影響其他組蛋白殘基的同時，也受到另外組蛋白殘基修飾的調(diào)節(jié)。另一方面，組蛋白上相同氨基酸殘基不同修飾之間也會發(fā)生協(xié)同或者拮抗。同一組蛋白的不同修飾類型之間發(fā)生相互影響稱順式作用，不同組蛋白的修飾之間發(fā)生的相互影響稱反式作用。不同組蛋白或不同殘基修飾之間的調(diào)節(jié)如圖4 所示

22、，組蛋白H3S10 的磷酸化促進(jìn)H3K9 與H3K14的乙?；?，抑制H3K9的甲基化。H3K14 的乙?；cH3K4 的甲基化均可進(jìn)一步抑制H3K9的甲基化，從而導(dǎo)致基因呈活化狀態(tài)。同時，H3K4 的甲基化還可促進(jìn)H3K9 的乙?；Ｏ喾?，H3K9 的甲基化抑制了H3S10的磷酸化，并且抑制H3K9、H3K14 的乙?；?，從而導(dǎo)致基因沉默。5.1 乙?；c甲基化組蛋白去乙?；甘笻3K9、H3K14 去乙?；?，然后SUV39 Hl對H3K9進(jìn)行甲基化，進(jìn)而形成異染色質(zhì)。Aoyama 等報道，在用組蛋白去乙?；敢种苿㎝S-275 處理120 h 后，組蛋白H3K9 從雙甲基化轉(zhuǎn)變成乙?；Ｇ拔?/p>

23、提到，一些研究者推測，可能存在一種酶學(xué)復(fù)合體，它同時包括去乙?；负虷3K9 甲基轉(zhuǎn)移酶。這種多酶體系可以保證乙?；募せ钭饔煤图谆囊种谱饔?，使這兩種相互沖突的修飾方式不會同時出現(xiàn)。2001 年Bannister 等發(fā)現(xiàn)，H3K9 的甲基化是HP1 特異的結(jié)合位點(diǎn)，并指出，H3K9既可以發(fā)生甲基化，也可發(fā)生乙?；?。該位點(diǎn)的競爭性修飾可能提供一個常染色質(zhì)與異染色質(zhì)之間的“分子開關(guān)”，相關(guān)聯(lián)的各種酶及其活性受其控制，進(jìn)而精密地調(diào)控相對應(yīng)的復(fù)雜的生物學(xué)過程。2002 年Daujat 等用雌激素誘導(dǎo)PS2 基因時觀察到CBP 和CARM1 之間的協(xié)同作用機(jī)制。CBP 首先乙?；疜18(接著是K23

24、)，導(dǎo)致CARM1募集到組蛋白H3 尾肽，它刺激H3R17 的甲基化，這個過程與轉(zhuǎn)錄活性相關(guān)聯(lián)，因而在體內(nèi)組蛋白賴氨酸乙?；途彼峒谆g存在著相互作用。2003年Ng等的研究顯示，H3K79 的甲基化對H4 的去乙?；浅Ｖ匾?，并且H4K16 的乙?；瘜3K79 的甲基化也非常重要，進(jìn)而相互拮抗。而2007 年Vermeulen 等的研究表明，H3K9和H3K14 的乙?；茉鰪?qiáng)基本轉(zhuǎn)錄因子TFIID 與H3K4 三甲基化的結(jié)合。其原因可能是這兩種蛋白質(zhì)修飾都與Sir 蛋白質(zhì)相締合，而互相競爭。5.2 泛素化與甲基化Sun 等的研究表明，在酵母中泛素結(jié)合酶Rad6(Ubc2)通過對組蛋

25、白H2BK123 泛素化這一單向調(diào)控途徑來介導(dǎo)H3K4 甲基化，但是組蛋白H2BK123 的泛素化并不需要H3K4 的甲基化。Set1介導(dǎo)的H3K4 甲基化需要Rad6催化H2B的123位賴氨酸的泛素化。然而， Set1 基因的剔除并不會影響H2B K123泛素化，這提示二者之間存在一個調(diào)控途徑: H2B的泛素化在H3K4 甲基化的上游。Ng 等報道H2B K123 和H3K79 在核小體內(nèi)的空間位置非?？拷?，H2B K123 的泛素化對H3K79 的甲基化十分重要，在人類和酵母中，H2B泛素化能分別增強(qiáng)H3K79 的二甲基化和三甲基化。 McGinty 等使用化學(xué)方法使H2B 泛素化，直接刺

26、激了hDot1L介導(dǎo)的H3K79甲基化。但反過來H3K79 的甲基化對H2B K123 的泛素化卻沒有影響，如圖6 所示。5.3 磷酸化與甲基化組蛋白H3S10 的磷酸化抑制H3K9 的甲基化。Duan 等觀察到組蛋白的甲基化與磷酸化存在著交互作用。他們采用免疫熒光顯微技術(shù)顯示，在有絲分裂期的前期、前中期和中期，HeLa、A549 和HCT116 細(xì)胞的H3S10磷酸化水平都非常高，而H3K9 的單甲基化和雙甲基化被顯著抑制，但是H3K9 的三甲基化卻不被抑制。當(dāng)H3S10 的磷酸化在有絲分裂后期開始逐漸減少時，H3K9 的單甲基化和雙甲基化重新出現(xiàn)。進(jìn)而，在有絲分裂過程中，H3S10 的磷酸化完全阻滯H3K9 的甲基化，但是在體外并不阻滯H3K9 的去甲基化。其機(jī)制可能是一定數(shù)量H3S10 的磷酸化能添加許多磷酸基團(tuán)而影響相鄰氨基酸殘基的構(gòu)象，例如抑制H3K9 的甲基化等。1，劑量補(bǔ)償效應(yīng)，在果蠅和哺乳動物中，X染