히스톤 H2B

Histone H2B

히스톤 H2B는 진핵 세포에서 염색질의 구조에 관여하는 5개의 주요 히스톤 단백질 중 하나이다. 주 구상 영역과 긴 N단자 및 C단자 꼬리가 특징인 H2B는 뉴클레오솜의 구조에 관여한다.[1]

구조

히스톤 꼬리와 염색질 형성에서의 기능

히스톤 H2B는 126개의 아미노산으로 만든 경량 구조 단백질이다.[2] 이러한 아미노산 중 많은 산들은 세포 pH에서 양전하를 가지고 있어 DNA에서 음전하를 띠는 인산염 그룹과 상호작용을 할 수 있다.[3] 중심 구상 영역과 함께 히스톤 H2B는 바깥쪽으로 확장되는 두 개의[verification needed] 유연한 히스톤 꼬리가 있다. 하나는 N-단자 끝에, 다른 하나는 C-단자 끝에 있다. 이것들은 30 nm 섬유에 대한 비드 온 어 스트링 순응에서 염색질을 응축하는 데 크게 관여한다.[3] 히스톤 H2B는 다른 히스톤 단백질과 유사하게 히스톤-히스톤-DNA 상호작용뿐만 아니라 히스톤-히스톤에 최적화되는 뚜렷한 히스톤 접힘을 가지고 있다.[1]

히스톤 H2B의 두 복사본은 히스톤 H2A, 히스톤 H3, 히스톤 H4 각각 두 개의 복사본과 함께 결합되어 뉴클레오솜의[2] 옥타머 코어를 형성하여 DNA에 구조를 준다.[3] 이러한 형성을 용이하게 하기 위해 히스톤 H2B는 먼저 히스톤 H2A에 바인딩하여 이단선형을 형성한다.[2] 이 헤테로디메이터들 중 두 개는 히스톤 H3와 히스톤 H4로 만들어진 헤테로테트라머로 결합하여 뉴클레오좀의 특징적인 디스크 모양을 제공한다.[3] 그런 다음 DNA는 약 160개의 염기쌍의 DNA로 이루어진 그룹으로 전체 핵물질을 감싸고 있다.[1] 모든 염색질이 뉴클레오솜과 함께 포장될 때까지 포장은 계속된다.[4]

함수

염색질 구조의 기본 단위

히스톤 H2B는 진핵 DNA를 구성하는 데 도움을 주는 구조 단백질이다.[5] 염색체의 포장과 유지,[5] 전사의 조절, DNA의 복제와 수리에 관여하는 핵의 생물학에서 중요한 역할을 한다.[2] 히스톤 H2B는 변환 후 수정과 전문화된 히스톤 변형을 통해 크로마틴 구조와 기능을 조절할 수 있도록 돕는다.[4]

아세틸화와 유비쿼터스화는 특히 히스톤 H2B의 기능에 영향을 미치는 두 개의 변환 후 수정의 예다. 히스톤 꼬리의 과산화효과는 히스톤-DNA와 뉴클레오솜-뉴클레오솜 상호작용을 약화시킴으로써 DNA 결합 단백질이 염색질에 접근할 수 있도록 돕는다.[6] 또한 특정 라이신 잔류물의 아세틸화는 특정 전사 및 염색질 규제 단백질의 브로민 함유 영역에 결합된다. 이 도킹은 이러한 단백질을 염색체의 정확한 부위로 채집하는 것을 용이하게 한다. 유비쿼터스 히스톤 H2B는 종종 전사 활성 지역에서 발견된다.[6] 크로마틴 리모델링의 촉진을 통해 전사 연장을 촉진하고, 전사 복수의 요소를 조절하는 추가 수정의 장을 마련한다.[6] 특히 히스톤 H2B에 있는 유비퀴틴은 DNA의 촉진자와 부호화 영역에 대한 전사적 기계 접근을 가능하게 하는 염색질 영역을 개방하고 전개한다.[7]

히스톤 H2B의 몇 가지 등소형만이 심층적으로 연구되었지만, 연구자들은 히스톤 H2B 변형이 중요한 역할을 한다는 것을 발견했다. 특정 변종이 작동을 멈추면 중심부가 제대로 형성되지 않고 게놈 무결성이 상실되며 DNA 손상 반응이 침묵될 수 있다.[4] 특히 일부 하부 진핵생물에서는 히스톤 H2B 변종이 H2AZ라 불리는 히스톤 H2A 변종에 결합되어 활성 유전자로 국부화되며, 이러한 영역에서 전사를 지원한다. 생쥐에서 H2BE라고 불리는 변종은 후각 유전자의 발현을 조절하는데 도움을 준다. 이것은 히스톤 H2B의 이소형태가 다른 조직에서 특화된 기능을 가질 수 있다는 생각을 뒷받침한다.[4]

이소폼스

인간에게서 발견되는 히스톤 H2B의 변종은 16종류인데, 이 중 13종은 일반 체세포로 표현되고 3종은 고환으로만 표현된다. 이소성형이라고도 불리는 이 변종들은 구조적으로 일반 히스톤 H2B와 매우 유사하지만 아미노산 염기서열에서 특정한 변화를 보이는 단백질이다.[4] 히스톤 H2B의 모든 변종은 동일한 수의 아미노산을 포함하고 있으며, 시퀀스의 변화는 거의 없다. 단지 2-5개의 아미노산만 변화되지만, 이러한 작은 차이도 이소폼의, 더 높은 수준의 구조를 변화시킬 수 있다.[4]

히스톤 H2B 이소성형은 다른 단백질과 다르게 상호작용하고, 염색질의 특정 영역에서 발견되며, 변환 후 수정의 종류와 횟수가 다르고, 일반 히스톤 H2B보다 다소 안정적이다. 이 모든 차이점들은 축적되고, 이소폼들이 고유한 기능을 가지도록 하며 심지어 다른 조직에서 다르게 기능하게 한다.[4]

많은 히스톤 H2B ISO형식은 DNA 복제에 독립적인 방식으로 표현된다. 그것들은 세포 주기의 모든 단계에서 동일한 레벨에서 생산된다. 일반 히스톤 H2B는 DNA가 복제될 때 세포주기의 S상 동안에만 핵소체에 추가된다. 히스톤 H2B 등소형은 세포주기의 다른 시간에 핵소체에 추가될 수 있다.[4] 히스톤 변종 H2B는 "히스토네"를 사용해 살펴볼 수 있다.DB with Variables" 데이터베이스.

변환 후 수정

히스톤 H2B는 몇 가지 유형의 변환 후 수정의 조합에 의해 수정된다.[1] 이러한 수정은 크로마틴의 구조적 및 기능적 조직에 영향을 미치며,[8] 그 대부분은 아미노산 잔류물이 더 쉽게 접근할 수 있는 뉴클레오솜의 구상적 영역 밖에서 발견된다.[7] 가능한 수정으로는 아세틸화, 메틸화, 인산화, 편재화, 섬모일화가 있다.[8] 아세틸화, 인산화, 편재화는 히스톤 H2B의 가장 흔하고 가장 연구된 변형이다.

아세틸레이션

유전자의 촉진자와 부호화 영역 모두에서 발견되는 히스톤 H2B 단백질은 N-단자 꼬리에서 발견되는 특정 라이신 잔류물에 대한 과산화 및 저자극화의 특정 패턴을 포함한다.[8] 아세틸화는 전사 활성화 동안 유전자 촉진자에서 작용하는 특정 히스톤 아세틸전달에 의존한다.[1] 아미노산 꼬리의 여러 위치 중 하나에서 리신 잔류물에 아세틸 그룹을 첨가하는 것은 전사 활성화에 기여한다.[3] 실제로 과학자들은 히스톤 H2B의 N단자 꼬리(H2BK5ac)의 아세틸화를 유전자 전사를 조절하는 데 극히 중요한 부분으로 보고 있다.[8]

O-GlcNAcylation

O-GlcNAc로 H2B S112를 수정하면 K112의 단일화를 촉진할 수 있다고 생각되며, 이는 다시 전사적으로 활성화된 영역과 연관된다.[9]

인산화

히스톤 H2B에서는 인산염 세린 또는 트레오닌 잔류물이 전사를 활성화한다.[3] 세포가 대사 스트레스를 경험할 때, AMP 활성 단백질인 키나아제 인산염은 촉진자의 히스톤 H2B와 DNA의 부호화 부위의 36 위치에서 라이신(Lysine)을 분비하여 전사적 신장 조절을 돕는다.[2] 세포가 복수의 세포핵 자극제를 받으면 카스파제-3는 모든 히스톤 H2B 단백질의 위치 14에 있는 세린을 인산화하는 Mst1키나제를 활성화시켜, 염색체 응결을 촉진하는 데 도움을 준다. DNA 손상은 DNA 수리를 용이하게 하기 위해 보다 국부적인 규모로 이와 같은 반응을 매우 빨리 유도할 수 있다.[2]

유비퀴티테이션

유비퀴틴 잔류물은 일반적으로 히스톤 H2B의 위치 120에서 라이신에 첨가된다. 이 라이신 잔여물을 편재하면 전사가 활성화된다.[3] 과학자들은 최근 몇 년 동안 다른 보편적인 장소를 발견했지만, 그들은 현재 잘 연구되거나 이해되지 않는다.[4] 유비퀴틴 콘주깅 효소와 유비퀴틴 라이게스는 히스톤 H2B의 유비퀴티화를 조절한다. 이 효소들은 히스톤 H2B에 유비퀴틴을 결합하기 위해 공동전환을 사용한다. 히스톤 H2B의 편재 수준은 세포 주기에 걸쳐 다양하다. 모든 유비퀴틴 모이에티는 은유효소 동안 히스톤 H2B에서 제거되고 아나파제 동안 다시 결합된다.[7]

유전학

히스톤 H2B의 아미노산 염기서열은 진화적으로 보존되어 있다. 멀리 떨어져 있는 종조차도 히스톤 H2B 단백질을 극도로 유사하게 가지고 있다.[3] 히스톤 H2B 계열은 다양하고 다양한 종에서 온 214명의 회원들을 포함하고 있다. 인간에서 히스톤 H2B는 23개의 다른 유전자에 의해 암호화된데,[10] 그 중 어느 것도 인트론을 포함하지 않는다.[2] 이 모든 유전자들은 6번 염색체의 히스톤 성단 1과 2번 성단과 1번 염색체의 3번 성단에 위치한다. 각 유전자 군집에서는 히스톤 H2B 유전자가 히스톤 H2A를 코드화하는 시퀀스와 함께 프로모터 영역을 공유한다. 히스톤 성단의 모든 유전자는 S상 동안 높은 수준으로 기록되지만, 개별 히스톤 H2B 유전자는 세포 주기 동안 다른 시간에도 발현된다. 그들은 클러스터 추진자 순서와 그들의 특정 추진자 순서에 의해 일 년에 한 번씩 규제된다.[4]

참고 항목

참조

  1. ^ a b c d e Bhasin M, Reinherz EL, Reche PA (2006). "Recognition and classification of histones using support vector machine" (PDF). Journal of Computational Biology. 13 (1): 102–12. doi:10.1089/cmb.2006.13.102. PMID 16472024.
  2. ^ a b c d e f g Rønningen T, Shah A, Oldenburg AR, Vekterud K, Delbarre E, Moskaug JØ, Collas P (December 2015). "Prepatterning of differentiation-driven nuclear lamin A/C-associated chromatin domains by GlcNAcylated histone H2B". Genome Research. 25 (12): 1825–35. doi:10.1101/gr.193748.115. PMC 4665004. PMID 26359231.
  3. ^ a b c d e f g h Lodish HF, Berk A, Kaiser C, Krieger M, Bretscher A, Ploegh HL, Amon A, Scott MP (2013). Molecular Cell Biology (Seventh ed.). New York: Freeman. pp. 258–328. ISBN 978-1-4292-3413-9.
  4. ^ a b c d e f g h i j Molden RC, Bhanu NV, LeRoy G, Arnaudo AM, Garcia BA (2015). "Multi-faceted quantitative proteomics analysis of histone H2B isoforms and their modifications". Epigenetics & Chromatin. 8 (15): 15. doi:10.1186/s13072-015-0006-8. PMC 4411797. PMID 25922622.
  5. ^ a b Wu J, Mu S, Guo M, Chen T, Zhang Z, Li Z, Li Y, Kang X (January 2016). "Histone H2B gene cloning, with implication for its function during nuclear shaping in the Chinese mitten crab, Eriocheir sinensis". Gene. 575 (2 Pt 1): 276–84. doi:10.1016/j.gene.2015.09.005. PMID 26343795.
  6. ^ a b c "Histone H2B (53H3) Mouse mAb #2934". Cell Signaling Technology. Retrieved 24 November 2015.
  7. ^ a b c Osley MA (September 2006). "Regulation of histone H2A and H2B ubiquitylation". Briefings in Functional Genomics & Proteomics. 5 (3): 179–89. doi:10.1093/bfgp/ell022. PMID 16772277.
  8. ^ a b c d Golebiowski F, Kasprzak KS (November 2005). "Inhibition of core histones acetylation by carcinogenic nickel(II)". Molecular and Cellular Biochemistry. 279 (1–2): 133–9. doi:10.1007/s11010-005-8285-1. PMID 16283522. S2CID 25071586.
  9. ^ R, Fujiki; W, Hashiba; H, Sekine; A, Yokoyama; T, Chikanishi; S, Ito; Y, Imai; J, Kim; Hh, He (2011-11-27). "GlcNAcylation of Histone H2B Facilitates Its Monoubiquitination". Nature. 480 (7378): 557–60. Bibcode:2011Natur.480..557F. doi:10.1038/nature10656. PMC 7289526. PMID 22121020.
  10. ^ Khare SP, Habib F, Sharma R, Gadewal N, Gupta S, Galande S. "Histone H2B". HIstome: A Relational Knowledgebase of Human Proteins and Histone Modifying Enzymes. Nucleic Acids Research. Archived from the original on 16 October 2016. Retrieved 24 November 2015.