Amino acids of histone tail are covalently modified in eukaryotic cells. Lysine residues in histone H3 and H4 are methylated at three levels; mono-, di- or trimethylation. Methylation in histones is related with transcription of the genes in distinct pattern depending on lysine residues and methylated levels. Relation between transcription and methylation has been relatively well understood at three lysines H3K4, H3K9 and H3K36. H3K4 is methylated in active or potentially active chromatin and its methylation associates with active transcription. H3K9 is generally methylated in heterochromatin or repressed gene, but trimethylation of this lysine occur in actively transcribed genes also. Methylation at H3K36 generally correlates with active chromatin/transcription, but the correlation of its dimethylation with transcription is controversial. All together methylation patterns of individual lysine residues in histone relate with activation or repression of transcription and may provide distinctive roles in transcriptional regulation of the eukaryotic genes.
Adipogenesis의 연구는 인간의 지방생물학의 기초적인 분자기전을 이해하고, 비만, 당뇨 및 대사성 증후군의 발병기전을 밝히는데 필요하다. Adipogenesis의 많은 연구가 adipocytes 특이적인 핵심 전사인자인 PPARγ와 C/EBPα를 중심으로 하는 유전자 발현조절 및 세포 내 신호전달에 초점이 맞추어 활발하게 연구가 진행되었다. 그러나, 에피지놈 변형효소나 히스톤 돌연변이에 의한 에피지놈 관점에서 adipogenesis 연구는 미흡한 실정이다. 포유동물에서 히스톤 methylation은 유전자 발현에 대한 주요 후성유전적(epigenome) 변형 중 하나이며, 특히 히스톤 H3 lysine methylation은 다양한 조직 및 기관 발생과정과 세포 분화에 매우 중요한 히스톤 변형이다. 세포 특이적 enhancer는 adipogenesis에서 active enhancer 표지자인 H3K27ac와 함께 H3K4me1로 변형된다. MLL4는 Pparg 및 Cebpa 유전자 ehancers에서 중요한 adipogenic H3K4 mono-methyltransferase이다. 따라서 MLL4는 adipogenesis에 중요한 에피지놈 변형효소라고 할 수 있다. 유전자 발현 억제를 유발하는 대표적인 히스톤 변형인 H3K27me3은 Polycomb repressive complex 2의 효소활성 subunit인 Ezh2에 의해 매개된다. Wnt 유전자에서 Ezh2에 의한 H3K27me3 히스톤 methylation 변형은 adipogenesis를 증가시키는데, 이는 WNT 신호 전달이 adipogenesis의 억제 조절자로 알려져 있기 때문이다. 본 논문은 유전자 발현을 근본적으로 조절하는 히스톤 H3 methylation에 의한 후성 유전학적인 조절이 어떻게 adipogenesis를 조절하는지에 대해 요약한다.
The eukaryotic genome forms a chromatin structure that contains repeating nucleosome structures. Nucleosome packaging is regulated by chromatin remodeling factors such as histone chaperones. The Saccharomyces cerevisiae H3/H4 histone chaperones, CAF-1 and Asf1, regulate DNA replication and chromatin assembly. CAF-1 function is largely restricted to non-transcriptional processes in heterochromatin, whereas Asf1 regulates transcription together with another H3/H4 chaperone, HIR. This study examined the role of the yeast H3/H4 histone chaperones, Asf1, HIR, and CAF-1 in chromatin dynamics during transcription. Unexpectedly, CAF-1 was recruited to the actively transcribed region in a similar way to HIR and Asf1. In addition, the three histone chaperones genetically interacted with Set2-dependent H3 K36 methylation. Similar to histone chaperones, Set2 was required for tolerance to excess histone H3 but not to excess H2A, suggesting that CAF-1, Asf1, HIR, and Set2 function in a related pathway and target chromatin during transcription.
Hypoxia affects various physiological and pathophyological processes. Hypoxia changes the expression of hypoxia-responsive genes through two main pathways. First, hypoxia activates transcription factors (TF) such as Hypoxia-inducible Factor (HIF). Second, hypoxia decreases the activity of Jumonji C domain-containing histone demethylases (JMJDs) that require $O_2$ and ${\alpha}$-Ketoglutarate (${\alpha}$-KG) as substrates. The JMJDs affect gene expression through their regulation of active or repressive histone methylations. Profiling of H3K4me3, H3K9me3, and H3K27me3 under both normoxia and hypoxia identified 75 TFs whose binding motifs were significantly enriched in the methylated regions of the genes. TFs showing similar binding strengths to their target genes might be under the 'metabolic control' which changes histone methylation and gene expression by instant changing catalytic activities of resident histone demethylases.
출아 효모에서의 Paf1 복합체는 총5개의 단백질로 구성되어있고, 구성성분들은 출아효모, 초파리, 식물들, 그리고 인간에 이르기까지 구조적으로, 기능적으로 잘 보존되어 있다. RNA 중합효소 II와 결합한 상태로 전사 개시부위부터 종결부위까지 함께 이동하며, 여러 전사인자들의 유입을 위한 매개체로 작용하여, 유전자 발현 조절의 핵심적인 역할을 수행한다. Paf1 복합체는 H2BK123 monoubiquitination에 기여하고, histone crosstalk에 의해 간접적으로 H3K4의 di-, tri-methylation에 기여하는 것이 알려져 있다. 하지지만, Paf1 복합체 구성요소들의 개별적인 기능에 대해서는 연구가 되어있지 않다. 이 연구에서는, Paf1 복합체 구성요소들의 단일 결핍 돌연변이 균주를 만든 후, 이들의 H2BK123 monoubiquitination 및 H3K4 mono-, di-, tri-methylation에 미치는 영향을 관찰했다. 놀랍게도, ${\Delta}paf1$, ${\Delta}rtf1$, ${\Delta}ctr9$ 돌연변이 균주에서는 H2Bub에 영향을 받는 H3K4me2와 H3K4me3뿐 아니라, H2B monoubiquitination에 영향을 받지 않는 H3K4 monomethylation의 심각한 감소를 관찰했다. 그러나, methyl기 전달 효소인 Set1의 발현 정도는 이 돌연변이 균주들에서 변하지 않았다. 이러한 결과로부터, Paf1 복합체가 Set1의 활성이나 Set1 복합체의 안정성을 직접 조절함으로써 H3K4 methylation을 조절할 수 있음을 제시한다.
후성유전학적 조절은 DNA 서열상의 변화 없이도 유전자의 기능을 변화시킬 수 있는 현상을 뜻한다. 염색체의 후성유전학적 상태는 히스톤 변형, DNA 변형 그리고 RNAi에 의한 유전자 침묵 등에 의해 조절된다. 본 총설에서는 배아줄기세포에서의 후성 유전학적 조절에 영향을 주는 요인으로서 히스톤(histone)의 메틸화에 초점을 맞추었다. 배아줄기세포에서 발현되는 유전자의 조절에는 두 가지 단백질 복합체가 관여한다. Polycomb repressive complex 2(PRC2)는 EED, EZH2, SUZ1를 주요인자로 포함하며, H3K27의 trimethylation(H3K27me3)을 증가시킴으로써 유전자의 발현을 억제한다. 이와는 대조적으로 Trithorax group(TrxG) 복합체는 주요인자로 MLL family를 포함하며, H3K4의 trimethylation(H3K4me3) 시킴으로써 유전자의 발현을 활성화한다. PRC2 및 TrxG는 다양한 보조 단백질을 포함한다. 배아줄기세포에서 후성유전학적 조절의 두드러진 특징은 H3K27me3과 H3K4me3이 동시에 나타나는 이가 상태(bivalent state)이다. PRC2와 TrxG 복합체 그리고 H3K4나 K3K27의 메틸화에 특이적으로 작용하는 탈메틸효소(demethylase)가 한데 어우러져 배아줄기세포에서 만능성 관련 유전자와 발달 관련 유전자의 발현을 조절함으로써 줄기세포의 유지 및 분화에 기여한다. 따라서 후성유전학적 조절인자들에 대한 보다 자세한 연구는 배아줄기세포를 보다 잘 이해하고 활용하는데 도움을 줄 것이다.
진핵 세포에서 히스톤의 변형은 크로마틴 구조를 조절하는 데에 있어서 중요한 메커니즘이다. Set1 복합체에 의한 히스톤 H3의 네 번째 라이신 잔기(H3K4)에 발생하는 메틸화는 다양하게 잘 알려져 있는 히스톤 변형 중 하나이다. Set1 complex는 H2B의 유비퀴틴화에 의존적으로 발생하는 H3K4 메틸화에 중요하다고 알려진 Swd2를 포함하여 7개의 소단위 단백질을 가지고 있다. Swd2는 Set1의 RNA recognition motif (RRM) 도메인 근처에 결합하여 Set1의 활성을 조절하고, 또 RNA의 3' 말단 형성에 관여하는 CPF (Cleavage and Polyadenylation Factors) 복합체의 구성성분이라고 보고되었다. 최근 보고들에 따르면, 이런 Swd2의 이중적인 기능이 서로 독립적으로 작용하며, Swd2 결실돌연변이 균주가 살지 못하는 이유가 CPF 복합체의 구성성분으로써의 기능 때문이라고 알려져 있다. 본 연구에서 우리는 Swd2가 Set1의 RRM 도메인에 결합하여 Set1의 활성을 조절할 수 있을 뿐만 아니라, Set1의 안정성에도 영향을 줄 수 있음을 발견하였다. 또 우리는 Swd2가 결합할 수 없는 truncated-Set1을 가지고 있는 ${\Delta}swd2$ 돌연변이가 사멸하지 않고 정상적으로 자라는 것을 관찰하였다. 이런 결과들은 Saccharomyces cerevisiae에서 H3K4 메틸화와 RNA 3' 말단 형성과정에서의 Swd2의 이중적인 기능이 서로 독립적인 것이 아님을 제안하다.
Histone methylation has diverse functions including transcriptional regulation via its lysine or arginine residue methylation. Studies indicate that deregulation of histone methylation is linked to human cancers including leukemia. Histone H3K27 methyltrnasferase response element II binding protein (RE-IIBP), as a transcriptional repressor to target gene IL-5, interacts with HDAC and is over-expressed in leukemia patient samples. In this study, we have identified that hematopoiesis-related genes GATA1 and HOXA9 are down-regulated by RE-IIBP in K562 and 293T cells. Transient reporter analysis revealed that GATA1 transcription was repressed by RE-IIBP. On the other hand, HOXA9 and PBX-related homeobox gene MEIS1 was up-regulated by RE-IIBP. These results suggest that RE-IIBP might have a role in hematopoiesis or leukemogenesis by regulating the transcription of target genes, possibly via its H3K27 methyltransferase activity.
Kim, Jun-Dae;Kim, Eunmi;Koun, Soonil;Ham, Hyung-Jin;Rhee, Myungchull;Kim, Myoung-Jin;Huh, Tae-Lin
Molecules and Cells
/
제38권6호
/
pp.580-586
/
2015
While increasing evidence indicates the important function of histone methylation during development, how this process influences cardiac development in vertebrates has not been explored. Here, we elucidate the functions of two histone H3 lysine 4 (H3K4) methylation enzymes, SMYD3 and SETD7, during zebrafish heart morphogenesis using gene expression profiling by whole mount in situ hybridization and antisense morpholino oligonucleotide (MO)-based gene knockdown. We find both smyd3 and setd7 are highly expressed within developing zebrafish heart and knock-down of these genes led to severe defects in cardiac morphogenesis without altering the expressions pattern of heart markers, including cmlc2, vmhc, and amhc. Furthermore, double knock-down by coinjection of smyd3 and setd7 MOs caused the synergistic defects in heart development. As similar to knock-down effect, overexpression of these genes also caused the heart morphogenesis defect in zebrafish. These results indicate that histone modifying enzymes, SMYD3 and SETD7, appear to function synergistically during heart development and their proper functioning is essential for normal heart morphogenesis during development.
Di- and tri-methylation of lysine 4 on histone H3 (H3K4me2 and H3K4me3, respectively) are epigenetic markers of active genes. Complex associated with Set1 (COMPASS) mediates these H3K4 methylations. The involvement of COMPASS activity in secondary metabolite (SM) biosynthesis was first demonstrated with an Aspergillus nidulans cclA knockout mutant. The cclA knockout induced the transcription of two cryptic SM biosynthetic gene clusters, leading to the production of the cognate SM. Monascus spp. are filamentous fungi that have been used for food fermentation in eastern Asia, and the pigment Monascus azaphione (MAz) is their main SM. Monascus highly produces MAz, implying that the cognate biosynthetic genes are highly active in transcription. In the present study, we examined how COMPASS activity modulates MAz biosynthesis by inactivating Monascus purpureus cclA (Mp-cclA) and swd1 (Mp-swd1). For both ${\Delta}Mp-cclA$ and ${\Delta}Mp-swd1$, a reduction in MAz production, accompanied by an abated cell growth, was observed. Suppression of MAz production was more effective in an agar culture than in the submerged liquid culture. The fidelity of the ${\Delta}Mp-swd1$ phenotypes was verified by restoring the WT-like phenotypes in a reversion recombinant mutant, namely, trpCp: Mp-swd1, that was generated from the ${\Delta}Mp-swd1$ mutant. Real-time quantitative Polymerase chain reaction analysis indicated that the transcription of MAz biosynthetic genes was repressed in the ${\Delta}Mp-swd1$ mutant. This study demonstrated that MAz biosynthesis is under the control of COMPASS activity and that the extent of this regulation is dependent on growth conditions.
본 웹사이트에 게시된 이메일 주소가 전자우편 수집 프로그램이나
그 밖의 기술적 장치를 이용하여 무단으로 수집되는 것을 거부하며,
이를 위반시 정보통신망법에 의해 형사 처벌됨을 유념하시기 바랍니다.
[게시일 2004년 10월 1일]
이용약관
제 1 장 총칙
제 1 조 (목적)
이 이용약관은 KoreaScience 홈페이지(이하 “당 사이트”)에서 제공하는 인터넷 서비스(이하 '서비스')의 가입조건 및 이용에 관한 제반 사항과 기타 필요한 사항을 구체적으로 규정함을 목적으로 합니다.
제 2 조 (용어의 정의)
① "이용자"라 함은 당 사이트에 접속하여 이 약관에 따라 당 사이트가 제공하는 서비스를 받는 회원 및 비회원을
말합니다.
② "회원"이라 함은 서비스를 이용하기 위하여 당 사이트에 개인정보를 제공하여 아이디(ID)와 비밀번호를 부여
받은 자를 말합니다.
③ "회원 아이디(ID)"라 함은 회원의 식별 및 서비스 이용을 위하여 자신이 선정한 문자 및 숫자의 조합을
말합니다.
④ "비밀번호(패스워드)"라 함은 회원이 자신의 비밀보호를 위하여 선정한 문자 및 숫자의 조합을 말합니다.
제 3 조 (이용약관의 효력 및 변경)
① 이 약관은 당 사이트에 게시하거나 기타의 방법으로 회원에게 공지함으로써 효력이 발생합니다.
② 당 사이트는 이 약관을 개정할 경우에 적용일자 및 개정사유를 명시하여 현행 약관과 함께 당 사이트의
초기화면에 그 적용일자 7일 이전부터 적용일자 전일까지 공지합니다. 다만, 회원에게 불리하게 약관내용을
변경하는 경우에는 최소한 30일 이상의 사전 유예기간을 두고 공지합니다. 이 경우 당 사이트는 개정 전
내용과 개정 후 내용을 명확하게 비교하여 이용자가 알기 쉽도록 표시합니다.
제 4 조(약관 외 준칙)
① 이 약관은 당 사이트가 제공하는 서비스에 관한 이용안내와 함께 적용됩니다.
② 이 약관에 명시되지 아니한 사항은 관계법령의 규정이 적용됩니다.
제 2 장 이용계약의 체결
제 5 조 (이용계약의 성립 등)
① 이용계약은 이용고객이 당 사이트가 정한 약관에 「동의합니다」를 선택하고, 당 사이트가 정한
온라인신청양식을 작성하여 서비스 이용을 신청한 후, 당 사이트가 이를 승낙함으로써 성립합니다.
② 제1항의 승낙은 당 사이트가 제공하는 과학기술정보검색, 맞춤정보, 서지정보 등 다른 서비스의 이용승낙을
포함합니다.
제 6 조 (회원가입)
서비스를 이용하고자 하는 고객은 당 사이트에서 정한 회원가입양식에 개인정보를 기재하여 가입을 하여야 합니다.
제 7 조 (개인정보의 보호 및 사용)
당 사이트는 관계법령이 정하는 바에 따라 회원 등록정보를 포함한 회원의 개인정보를 보호하기 위해 노력합니다. 회원 개인정보의 보호 및 사용에 대해서는 관련법령 및 당 사이트의 개인정보 보호정책이 적용됩니다.
제 8 조 (이용 신청의 승낙과 제한)
① 당 사이트는 제6조의 규정에 의한 이용신청고객에 대하여 서비스 이용을 승낙합니다.
② 당 사이트는 아래사항에 해당하는 경우에 대해서 승낙하지 아니 합니다.
- 이용계약 신청서의 내용을 허위로 기재한 경우
- 기타 규정한 제반사항을 위반하며 신청하는 경우
제 9 조 (회원 ID 부여 및 변경 등)
① 당 사이트는 이용고객에 대하여 약관에 정하는 바에 따라 자신이 선정한 회원 ID를 부여합니다.
② 회원 ID는 원칙적으로 변경이 불가하며 부득이한 사유로 인하여 변경 하고자 하는 경우에는 해당 ID를
해지하고 재가입해야 합니다.
③ 기타 회원 개인정보 관리 및 변경 등에 관한 사항은 서비스별 안내에 정하는 바에 의합니다.
제 3 장 계약 당사자의 의무
제 10 조 (KISTI의 의무)
① 당 사이트는 이용고객이 희망한 서비스 제공 개시일에 특별한 사정이 없는 한 서비스를 이용할 수 있도록
하여야 합니다.
② 당 사이트는 개인정보 보호를 위해 보안시스템을 구축하며 개인정보 보호정책을 공시하고 준수합니다.
③ 당 사이트는 회원으로부터 제기되는 의견이나 불만이 정당하다고 객관적으로 인정될 경우에는 적절한 절차를
거쳐 즉시 처리하여야 합니다. 다만, 즉시 처리가 곤란한 경우는 회원에게 그 사유와 처리일정을 통보하여야
합니다.
제 11 조 (회원의 의무)
① 이용자는 회원가입 신청 또는 회원정보 변경 시 실명으로 모든 사항을 사실에 근거하여 작성하여야 하며,
허위 또는 타인의 정보를 등록할 경우 일체의 권리를 주장할 수 없습니다.
② 당 사이트가 관계법령 및 개인정보 보호정책에 의거하여 그 책임을 지는 경우를 제외하고 회원에게 부여된
ID의 비밀번호 관리소홀, 부정사용에 의하여 발생하는 모든 결과에 대한 책임은 회원에게 있습니다.
③ 회원은 당 사이트 및 제 3자의 지적 재산권을 침해해서는 안 됩니다.
제 4 장 서비스의 이용
제 12 조 (서비스 이용 시간)
① 서비스 이용은 당 사이트의 업무상 또는 기술상 특별한 지장이 없는 한 연중무휴, 1일 24시간 운영을
원칙으로 합니다. 단, 당 사이트는 시스템 정기점검, 증설 및 교체를 위해 당 사이트가 정한 날이나 시간에
서비스를 일시 중단할 수 있으며, 예정되어 있는 작업으로 인한 서비스 일시중단은 당 사이트 홈페이지를
통해 사전에 공지합니다.
② 당 사이트는 서비스를 특정범위로 분할하여 각 범위별로 이용가능시간을 별도로 지정할 수 있습니다. 다만
이 경우 그 내용을 공지합니다.
제 13 조 (홈페이지 저작권)
① NDSL에서 제공하는 모든 저작물의 저작권은 원저작자에게 있으며, KISTI는 복제/배포/전송권을 확보하고
있습니다.
② NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 상업적 및 기타 영리목적으로 복제/배포/전송할 경우 사전에 KISTI의 허락을
받아야 합니다.
③ NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 보도, 비평, 교육, 연구 등을 위하여 정당한 범위 안에서 공정한 관행에
합치되게 인용할 수 있습니다.
④ NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 무단 복제, 전송, 배포 기타 저작권법에 위반되는 방법으로 이용할 경우
저작권법 제136조에 따라 5년 이하의 징역 또는 5천만 원 이하의 벌금에 처해질 수 있습니다.
제 14 조 (유료서비스)
① 당 사이트 및 협력기관이 정한 유료서비스(원문복사 등)는 별도로 정해진 바에 따르며, 변경사항은 시행 전에
당 사이트 홈페이지를 통하여 회원에게 공지합니다.
② 유료서비스를 이용하려는 회원은 정해진 요금체계에 따라 요금을 납부해야 합니다.
제 5 장 계약 해지 및 이용 제한
제 15 조 (계약 해지)
회원이 이용계약을 해지하고자 하는 때에는 [가입해지] 메뉴를 이용해 직접 해지해야 합니다.
제 16 조 (서비스 이용제한)
① 당 사이트는 회원이 서비스 이용내용에 있어서 본 약관 제 11조 내용을 위반하거나, 다음 각 호에 해당하는
경우 서비스 이용을 제한할 수 있습니다.
- 2년 이상 서비스를 이용한 적이 없는 경우
- 기타 정상적인 서비스 운영에 방해가 될 경우
② 상기 이용제한 규정에 따라 서비스를 이용하는 회원에게 서비스 이용에 대하여 별도 공지 없이 서비스 이용의
일시정지, 이용계약 해지 할 수 있습니다.
제 17 조 (전자우편주소 수집 금지)
회원은 전자우편주소 추출기 등을 이용하여 전자우편주소를 수집 또는 제3자에게 제공할 수 없습니다.
제 6 장 손해배상 및 기타사항
제 18 조 (손해배상)
당 사이트는 무료로 제공되는 서비스와 관련하여 회원에게 어떠한 손해가 발생하더라도 당 사이트가 고의 또는 과실로 인한 손해발생을 제외하고는 이에 대하여 책임을 부담하지 아니합니다.
제 19 조 (관할 법원)
서비스 이용으로 발생한 분쟁에 대해 소송이 제기되는 경우 민사 소송법상의 관할 법원에 제기합니다.
[부 칙]
1. (시행일) 이 약관은 2016년 9월 5일부터 적용되며, 종전 약관은 본 약관으로 대체되며, 개정된 약관의 적용일 이전 가입자도 개정된 약관의 적용을 받습니다.