ヒストンメチル化の機能

誰もが健康で長生きしたいと願っています。そのため、多くの人にとって、健康で長生きしたいのであれば、より多くの健康知識を学ばなければなりません。そのため、多くの人がヒストンのメチル化の機能を十分に理解したいと考えています。より詳しく理解するために、以下の詳細な紹介を見てみましょう。もっと学んでいただければ幸いです。

メチル化の機能

メチル化は、遺伝子の発現や停止を制御するタンパク質や核酸の重要な修飾であり、がん、老化、アルツハイマー病など多くの疾患と密接に関連しており、エピジェネティクスにおける重要な研究テーマの一つです。 最も一般的なメチル化修飾は、DNA メチル化とヒストンのメチル化です。

DNA のメチル化は特定の遺伝子の活動を停止させますが、脱メチル化は遺伝子の再活性化と発現を引き起こします。 DNA メチル化は、クロマチン構造、DNA 立体構造、DNA 安定性、DNA とタンパク質の相互作用方法に変化を引き起こし、遺伝子発現を制御します。研究により、CpG ジヌクレオチドのシトシンのメチル化が、塩基変換によって引き起こされる人体の遺伝性疾患の 3 分の 1 以上を引き起こしていることが確認されています。 DNA メチル化では、主に 5-メチルシトシン (5-mC) と少量の N6-メチルアデニン (N6-mA) および 7-メチルグアニン (7-mG) が形成されます。真核生物では、5-メチルシトシンは主に CpG 配列、CpXpG、CCA/TGG、GATC に出現します。

DNA メチル化とは、DNA メチルトランスフェラーゼ (DMT) の触媒作用により、S-アデノシルメチオニン (SAM) をメチル供与体として使用して、生物が特定の塩基基にメチル基を転移するプロセスを指します。 DNA メチル化は、アデニンの N-6 位、シトシンの N-4 位、グアニンの N-7 位、シトシンの C-5 位などで起こります。しかし、哺乳類では、DNAメチル化は主に5'-CpG-3'のCで起こり、5-メチルシトシン（5mC）を生成します。

哺乳類では、CpG は 2 つの形式で存在します。1 つは DNA 配列内に分散しており、もう 1 つは CpG アイランドと呼ばれる高度に凝集した形式です。正常な組織では、散在する CpG の 70% ～ 90% がメチル基によって修飾されていますが、CpG アイランドはメチル化されていません。通常の状況では、ヒトゲノムの「ジャンク」配列内の CpG ジヌクレオチドは比較的まれであり、常にメチル化状態にあります。対照的に、ヒトゲノム内の CpG アイランドは、サイズが約 100 ～ 1000 bp で、CpG ジヌクレオチドが豊富で、常に非メチル化状態にあります。CpG アイランドは、多くの場合、転写調節領域の近くに位置し、ヒトゲノムのコード遺伝子の 56% に関連付けられています。したがって、遺伝子転写領域内の CpG アイランドのメチル化状態の研究は非常に重要です。ヒトゲノムのドラフト配列解析の結果、ヒトゲノムには約 28,890 個の CpG アイランドがあり、ほとんどの染色体には 1Mb あたり 5 ～ 15 個の CpG アイランドがあり、平均すると 1Mb あたり 10.5 個の CpG アイランドがあることがわかりました。CpG アイランドの数と遺伝子密度の間には良好な相関関係があります。

DNA メチル化は主に DNA メチルトランスフェラーゼ ファミリーによって触媒されます。現在、真核生物では 3 種類の DNA メチルトランスフェラーゼ (Dnmt1、Dnmt2、Dnmt3a、および Dnmt3b) が発見されています。Dnmt1 は維持メチラーゼです。Dnmt2 は DNA 上の特定の部位に結合できますが、その特定の機能はまだ不明です。Dnmt3a と Dnmt3b は de novo メチラーゼであり、脱メチル化された CpG 部位を再メチル化します。つまり、DNA の de novo メチル化に関与します。哺乳類の生殖細胞の発達と着床前胚の段階では、ゲノム全体のメチル化パターンが大規模な脱メチル化とそれに続く再メチル化によって再プログラムされ、発達能力を持つ細胞が生成されます。細胞分化の過程で、遺伝子のメチル化状態は子孫細胞に受け継がれます。 DNA メチル化とヒトの発達および腫瘍疾患、特に CpG アイランドのメチル化によって引き起こされる腫瘍抑制遺伝子の転写不活性化との間には密接な関係があるため、DNA メチル化はエピジェネティクスおよびエピゲノミクスにおける重要な研究テーマとなっています。

ヒストンのメチル化とは、H3 および H4 ヒストンの N 末端の Arg または Lys 残基で発生し、ヒストン メチルトランスフェラーゼによって触媒されるメチル化を指します。ヒストンのメチル化の機能は、主にヘテロクロマチンの形成、遺伝子の刷り込み、X 染色体の不活性化、転写調節に反映されます。ヒストンメチルトランスフェラーゼの存在に加えて、脱メチル化酵素も発見されました。これまで、ヒストンのメチル化は安定しており不可逆的であると考えられていましたが、この脱メチル化酵素の発見により、ヒストンのメチル化プロセスはより動的になりました。

上記の内容では、ヒストンのメチル化の機能について詳しく紹介しました。上記の理解を通じて、多くの人がヒストンのメチル化の機能を理解したと思います。ヒストンのメチル化には多くの機能があるため、詳細を知りたい多くの友人は、上記の紹介を十分に理解する必要があります。そうすれば、その機能についてより深く理解できるようになります。