扫码联系客服
组蛋白修饰(Histone modifications) 是指组蛋白的基础氨基末端尾部突出于核小体，常在转录后发生变化。主要包括组蛋白甲基化、乙酰化与去乙酰化、泛素化、磷酸化和ADP核糖基化等。其中甲基化是组蛋白重要的修饰方式，多发生于组蛋白H3、H4的赖氨酸(K)和精氨酸(A) 残基上，组蛋白赖氨酸甲基化既可以导致激活，也可以导致抑制，通常取决于它所位于的残基情况。
一 甲基化
组蛋白赖氨酸甲基化主要发生在组蛋白H3 和H4上。目前研究较多的有6个位点, 其中有5个存在于H3组蛋白,它们分别位于N-末端(H3K4、H3K9、H3K27 和H3K36)和球状区域中(H3K79),另一个位于H4组蛋白赖氨酸N 末端的K20，还可发生在H1的N端H3K9,H3K27,H4K20的甲基化与染色体的钝化过程有关。
H4K9的甲基化可能与大范围的染色质水平的抑制有关。H3K4, H3K36, H3K79 位的甲基化与染色体转录激活过程有关,其中H3K4的单甲基化修饰可以对抗H4K9甲基化所导致的基因抑制。组蛋白赖氨酸甲基转移酶(HKMTs)能够特异地使组蛋白赖氨酸发生甲基化修饰, 并可能使修饰位点出现不同的甲基化状态, 如单甲基化(me1)、双甲基化(me2)和三甲基化(me3)。组蛋白H3第四位赖氨酸的甲基化(H3K4me)对真核生物转录活性的染色体的形成是至关重要的。
１ H3K4mel；组蛋白H3第4个赖氨酸K4上单甲基化。该信号位置经常跟增强子一块出现，调节着转录起始。
２ H3K4me2组蛋白H3第4个赖氨酸K4上二重甲基化，与转录激活有关。
３ H3K4me3组蛋白H3第4个赖氨酸K4上三重甲基化。是启动子激活或者被抑制的信号。
４ H3K9me3组蛋白H3第9个赖氨酸K9上三重甲基化。该信号跟异染色质关联紧密，常标记染色质中的被沉默区域。
５ H3K27me1组蛋白H3第27个赖氨酸K9上单重甲基化，与激活启动子有关。
６ H3K27me2组蛋白H3第27个赖氨酸K9上二重甲基化，分布广泛和沉默非细胞型特异性增强子的作用。
７ H3K27me3组蛋白H3第27个赖氨酸K9上三重甲基化，常标记启动子上被多梳蛋白沉默的区域。现在已发现发育过程中不活跃的区域有该信号。所以该信号常被认为是个抑制型信号。
８ H3K36me1组蛋白H3第36个赖氨酸K36上单重甲基化，是转录活跃基因的标志物
９ H3K36me2组蛋白H3第36个赖氨酸K36上二重甲基化在双链断裂修复中起作用。 H3K36me2早期沉积在双链断裂附近，然后用于招募早期修复因子，如NBS1和Ku70
10 H3K36me3:组蛋白H3第36个赖氨酸K36上三重甲基化,该信号标记着RNAPH信号在某区域上的延伸，包括编码的和非编码的转录本。该信号常表示转录活跃的区域。
11 H3K79me2组蛋白H3第79个赖氨酸K79上二重甲基化。该信号经常标示着转录本的位置，它位于转录起始信号H3K4me3和转录延伸信号H3K36me3之间。
12 H4K20me3在基因沉默和臂间异染色质形成中起重要作用
更加甲基化信息参见：
http://www.actrec.gov.in/histome/ptm_sp.php?ptm_sp=H4K20me3
Sites of lysine methylation部分
二 乙酰化
组蛋白去乙酰化酶(histone deacetylase,HDAC)是一类蛋白酶,对染色体的结构修饰和基因表达调控发挥着重要的作用。一般情况下,组蛋白的乙酰化有利于DNA与组蛋白八聚体的解离，核小体结构松弛，从而使各种转录因子和协同转录因子能与DNA结合位点特异性结合，激活基因的转录。
1 H4K5ac允许基因表达模式通过有丝分裂忠实地传递给子细胞。重要的细胞型特异性基因以某种方式标记，防止它们在有丝分裂期间被封闭并确保其快速转录。
2 H3K18ac乙酰化在录起始位点（TSS）上激活和稳定基因有关
3 H2AK9ac乙酰化在录起始位点（TSS）上激活和稳定基因有关
4 H1K25ac乙酰化参与抑制性异染色质
5 H2BK120ac转录起始位点和基因区富集
6 H3K9ac：组蛋白H3第9个赖氨酸K9上被乙酰化。与H3K27ac类似，该信号跟转录起始相关，是染色质结构开放的一个标志。
更多乙酰化信息参见：http://www.actrec.gov.in/histome/ptm_sp.php?ptm_sp=H4K5ac
Sites of lysine acetylation部分
三 其他修饰
1. 5mC是基因组中非常重要的转录抑制因子。当存在于启动子中时，5mC与稳定的长期转录沉默相关。
2. H2Bub1：组蛋白H2B单泛素化与转录有关的组蛋白修饰。研究发现，在酵母、果蝇以及一些人类细胞系，H3K4me通过H2Bub1被全面的刺激。
3. H3.3含有与转录活性染色质相关的标记，相比之下，H3.2含有大部分与兼性异染色质相关的沉默修饰。 有趣的是，H3.1富含活性和抑制性标记，尽管后者的标记与H3.2中所观察到的不同．
四 测序手段
１ DNA酶I过敏位点（DHS）是对DNA酶I酶切割敏感的染色质区域。 在基因组的这些特定区域，染色质已经失去其紧密结构，而是暴露出DNA。 这些暴露出的可接近的染色质区域在功能上与转录活性相关，因为这种重塑状态对于蛋白质如转录因子的结合是必需的。映射DNase I过敏（HS）位点历来是识别所有不同类型的调节元件的有价值的工具，包括启动子，增强子，沉默子，绝缘子和基因座控制区。该方法利用DNA酶I选择性消化核仁核酸缺失型DNA（大概是通过转录因子），而紧密包裹在核小体和高级结构中的DNA区域更具抗性。
2 研究DHS谱与其他技术结合使用可以分析调节DNA：
１）转录因子：使用ChIP-Seq技术测定转录因子与DNA的结合位点，并比较DHS分布。结果证实高度相关，表明某些因素的协调联合涉及染色质的重塑和开放性。
２）DNA甲基化模式：CpG甲基化与转录沉默密切相关。该甲基化导致染色质的重排，压缩和转录失活。 DHS中的甲基化CpG阻碍转录因子与DNA的结合，抑制染色质的可接触性。数据表明甲基化图案平行细胞选择性染色质可接触性是由调节DNA转录因子假期后被动沉积造成的。
３）启动子染色质标记：H3K4me3修饰与转录活性相关，作为启动子的标记。这种修饰发生在相邻的核小体到转录起始位点（TSS），使染色质结构松弛．
４）启动子/增强子连接：远端顺式调控元件，如增强子负责调节启动子的活性。以这种方式，远端顺式调节元件与其在启动基因受控表达的细胞系中与其启动子主动同步。使用DHS谱，寻找DHS之间的相关性，以鉴定启动子/增强子连接。因此，它能够创建一个控制特定基因的候选增强子的图谱。大多数启动子与多个增强子相关，这表明存在大量基因的复杂的调节网络。令人惊讶的是，他们还发现大约一半的增强子被发现与多于一个启动子相关。这一发现表明，顺式调节系统比起初想象的复杂得多。
５）染色体构象捕获碳复制（5C）技术验证。该技术基于存在于启动子和增强子之间的物理关联，确定在启动子/增强子连接中进入接触的染色质区域。
６）Hi-C技术结合．Hi-C技术是染色体构象捕获技术结合高通量测序衍生的一种技术，主要研究染色体的三维结构。通过对染色体内全部DNA片段间的交互作用进行捕获测序，获得基因组各片段间的交互信息，全基因组水平确定启动子/增强子两块区域存在交互作用
欢迎关注生信人
