Метилирование H3K4
Метилирование НЗК4 связано с эухроматином , а именно с генами, которые активны или должны стать активными. Демонстрация того, что метилирование НЗК4 коррелирует с активным хроматином, была получена при анализе локуса куриного бета-глобина и локусов типа спаривания почкующихся дрожжей ( Litt et al., 2001 ; Noma et al., 2001 ). ChIPs с использованием антител, специфичных к метилированным НЗК4, показали, что островки модифицированных гистонов метят активные гены. Последующая работа на дрожжах показала, что в процессе активной транскрипции появляется триметильное состояние ( H3K4me3 ) ( Santos-Rosa et al., 2002 ).
У дрожжей во время активации транскрипции модификация НЗК4mеЗ наблюдается на 5'-концах генов. Полагают, что за эту метку отвечают три компонента транскрипционной машины. Во-первых, RNA pol II, фосфорилированная по Ser-5 карбокситерминального домена (CTD), может рекрутировать Set1 НКМТ , которая метилирует НЗК4 поблизости от промоторов ( рис. 10.5 ). Такое фосфорилирование в норме высвобождает RNApol II из комлекса инициации транскрипции в комплекс ранней элонгации (часто называемый promoter clearance или escape). Второй компонент, рекрутирующий НЗК4mеЗ, это комплекс RAF , который регулирует различные этапы метаболизма РНК и также взаимодействует с Set1. Третьим компонентом, важным для установления НЗК4mеЗ, является моноубиквитилирование Н2В по Lys-123 (H2BK123ub1 или H2BK120ub1 у человека; обсуждается ниже, в разделе " Убиквитилирование и деубиквитилирование гистонов "). Что остается неясным, так это вопрос о том, какие процессы транскрипционной элонгации контролирует H3K4me3 ( Hampsey and Reiberg, 2003 ); однако факторы, специфически связывающиеся с метилированными НЗК4mеЗ, начинают выявлять его роль.
В механистическом плане метилирование НЗК4 может приводить к рекрутированию таких специфических факторов, как белок CHD1 , который, как было показано, связывается с НЗК4mе2 и mеЗ ( рис. 10.4 ), и комплекс NURF , который, как известно, мобилизует нуклеосомы в активных генах у Drosophila. Домены, опосредующие связь с метилированными НЗК4, являются тандемным набором хромодоменов в Chd1 ( Sims et al., 2006 ) и "пальцем" PHD в NURF ( Li et al., 2006 ). Среди других белков, рекрутируемых метилированием НЗК4, - АТФ-аза ISWI , которая связывается непрямым образом, через посредство другого белка (белков). Напротив, имеются данные, что репрессорный комплекс NURD у млекопитающих больше не связывается с метилированными "хвостами" НЗК4 ( D.Y.Lee et al., 2005 ; Martin and Zhang, 2005 ).
Метилирование по H3K4, по-видимому, взаимодействует с другими модификациями. Например, метилирование НЗК9 НКМТ SUV39H in vitro предотвращается, если НЗК4 метилирован и H3S10 фосфорилирован. Это вполне может быть способом закрытия репрессивной модификации НЗК9 на активно транскрибируемых генах. При более сложной форме взаимодействия типа "trans-tail" моноубиквитинилирование Н2ВК123 влияет на уровни НЗК4mеЗ. Как это происходит - неясно, но одно из предположений заключается в том, что комплекс Set1 не может триметилировать НЗК4, если нуклеосома (нуклеосомы) не находится в определенном конформационном состоянии, которое определяется убиквитилированием Н2В ( Zhang and Reinberg, 2001 ; D.Y.Lee et al., 2005 ).
Белок Set1/MLL/ALL1/HRX , который является гомологом Set1 у человека, может рекрутироваться к промоторам гена НОХ . Другая НЗК4 НКМТ, SMYD3 , оказалась сцепленной с транскрипционной активацией. Метилирование с помощью SMYD3 также было связано с индукцией клеточной пролиферации. В самом деле, ограниченный анализ человеческих энзимов, метилирующих НЗК4, позволяет предполагать их участие в генезе рака ( D.Y. Lee et al., 2005 ).
