组蛋白的修饰ppt课件

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H3-K9,H3-K27,H4-K20 的甲基化与染色体的
钝化过程有关。wenku.baidu.com
H4-K9 的甲基化可能与大范围的染色质水平
的抑制有关。
H3-K4,
H3-K36, H3-K79 位的甲基化与染色 体转录激活过程有关,其中H3-K4的单甲基化 修饰可以对抗H4-K9甲基化所导致的基因抑 制。
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组蛋白赖氨酸甲基化
组蛋白赖氨酸甲基化修饰是由组蛋白赖氨酸
甲基转移酶和组蛋白去甲基化酶 (Histone demethylases)两大酶类所催化。
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)。
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组蛋白赖氨酸甲基化
组蛋白去甲基化酶能够催化组蛋白赖氨酸发生去甲基化反 应。目前发现的组蛋白去甲基化酶有两类: LSD1 和JHDM。 赖氨酸特异性去甲基酶1(Lysine-specific demethylase1, LSD1), 它是一种氨基酸氧化酶 , 能够移去 H3K4上的甲基, 抑制基因表达。LSD1的去甲基功能有一定的选择性,它能够 移去H3K4me2和H3K4me1上的甲基,但不能移去H3-K4me3 上 的甲基。 JHDM是另外一类含JmjC结构域的组蛋白去甲基化酶 ,它能够 特异性地移去组蛋白上的甲基。JHDM 蛋白现有3 个亚家族: JHDM1、JHDM2和JHDM3。JHDM1能去除H3K36me2和H3K36me1 上的甲基;JHDM2能特异性地去除组蛋白 H3K9me2和H3K9me1 上的甲基;JHDM3(也称为JMJD2)能够移去H3K9me3、H3K9me2、 H3K36me3 H3K36me2上的甲基。现在又发现JARID能够清除 H3K4me3和H3K4me2 上的甲基,JMJD3和UTX 能够特异性地去 除H3K27上的甲基。
NGN’G(对称)-二甲基化精氨酸(sDMA).
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组蛋白精氨酸甲基化

组 蛋 白 精 氨 酸 甲 基 转 移 酶 （ protein arginine methyltrransferases,PRMTs ） 能 够 将 S- 腺 苷 甲 硫 氨 酸 （ AdoMet ）上的甲基转移到靶蛋白精氨酸残基末端的胍基 上，反应最初产生单甲基化精氨酸，也可连续两次催化得 到非对称双甲基精氨酸 (sDMA) ，或对称的双甲基精氨酸 （aDMA）。
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组蛋白精氨酸甲基化

催化组蛋白精氨酸去甲基酶主要有两个：一个是肽基精氨 酸去亚胺基酶4（peptide arginine deiminase 4,PADI/PAD4）,它能将蛋白质内 单 甲 基 化 的精氨酸脱去加 甲基和亚胺基，进而转化为瓜氨酸，因此这一过程常被称 为去亚胺基化(demination)或瓜氨酸化（citrullination ）
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组蛋白修饰与DNA 甲基化之间相互作用模式
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组蛋白甲基化在生命体中的作用
组蛋白上的甲基化,
不仅在真核细胞染色质的遗传 外修饰中占有中心地位, 对细胞分化、发育、基因 表达、基因组稳定性及癌症研究等均有深远的影响 . 其他类型的甲基化及甲基化酶在生命体中也有十 分重要的作用。组蛋白甲基化的异常或甲基化酶的 突变常会导致疾病的发生。
组蛋白精氨酸甲基化
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组蛋白上的甲基化修饰
组蛋白赖氨酸甲基化
组蛋白精氨酸甲基化
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组蛋白赖氨酸甲基化修饰位点
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。
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甲基化的定义

甲基化（英语：Methylation）是指向底物分子引入甲基的 过程，一般是指由甲基转移酶催化以甲基取代氢原子。

在生物系统内，甲基化是由酶来催化。甲基化可以涉及在 重金属的修饰、基因表现的调整、蛋白质功能调整、及核 糖核酸（RNA）的代谢。
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组蛋白上的甲基化修饰
组蛋白赖氨酸甲基化

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组蛋白上的甲基化修饰
组蛋白赖氨酸甲基化
组蛋白精氨酸甲基化
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组蛋白精氨酸甲基化

组蛋白精氨酸甲基化位点都在 H3 组蛋白上，为 H3-R2, H3R4, H3-R17, H3-R26, 它们都可以增强转录。 真核细胞中,甲基化精氨酸有三种: NG- 单甲基化精氨酸(MMA)

NGNG(不对称)- 二甲基化精氨酸(aDMA)

另一个酶是JmjC区域包含带白6（JmjC domain-containing 6 protein,JMJD6 ） , 它能够特异地将精氨酸上的甲基通过 羟基化的过程转化为甲醛，进而实现甲基的脱离。
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组蛋白上的甲基化修饰
组蛋白精氨酸甲基化是一种相对动态的标记，
精氨酸甲基化与基因激活相关，而H3和H4靶 精氨酸的甲基化丢失与基因沉默相关。
组蛋白的甲基化
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核小体

在哺乳动物基因组中，组蛋白则可以有很多修饰形式.。一 个核小体由两个 H2A，两个 H2B，两个 H3 ，两个 H4组成的八 聚体和 147bp缠绕在外面的 DNA组成 . 组成核小体的组蛋白 的核心部分状态大致是均一的，游离在外的 N- 端则可以受 到各种各样的修饰，包括组蛋白末端的乙酰化，甲基化， 磷酸化，泛素化，ADP核糖基化等等，这些修饰都会影响基 因的转录活性。
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组蛋白 赖氨酸甲基 化似乎是基 因表达调控 较为稳定的 修饰，作用 也较复杂。
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组蛋白甲基化与组蛋白乙酰化 及DNA 甲基化的联系
关于组蛋白修饰与 DNA 甲基化之间的相互作用 ,
目前有以下几种推测 : 甲基化的 CpG 连接蛋白 (MBD) 募集组蛋白去乙酰化酶复合物 , 使得组蛋 白尾端便于被 HMTs 甲基化 ; 染色体上 , 组蛋白被 高度乙酰化 , 含有 MBD 的 HMTs 可直接结合组蛋白 并将其甲基化;甲基化的组蛋白尾端可募集 DNMTs,导致DNA甲基化,使基因长期沉默。