아세틸히스톤

라이신 아세틸화는 단백질 기능, 크로마틴 구조 및 유전자 발현을 조절하는 데 중요한 역할을 하는 가역적 번역 후 수정 과정입니다[1]. 많은 전사 공동활성화 효소는 고유한 아실트랜스페라제 (acetyltransferase) 활성을 가지며, 전사 공동억제효소 (corepressors) 는 탈아세틸화 효소 (deacetylase) 활성과 관련이 있습니다[2]. 신호 전달 경로에 응답하여 아세틸화 복합체 (예: CBP/p300 과 PCAF) 또는 탈아세틸화 복합체 (예: Sin3, NuRD, NCoR, SMRT) 가 DNA 에 결합된 전사 인자 (TFs) 에 결합합니다.

히스톤 아세틸트랜스페라제 (HAT) 에 의한 히스톤 아세틸화는 전사 활성화와 연관되어 있으며, 히스톤 탈아세틸화효소 (HDAC) 에 의한 히스톤 탈아세틸화는 전사 억제로 관련이 있습니다[3]. 히스톤 아세틸화는 고차원 크로마틴 구조를 재구성하고 히스톤과 DNA 간의 상호작용을 줄이며, 브레모도메인 포함 단백질들을 포함한 전사 활성화 복합체에 결합 부위를 제공함으로써 전사를 촉진합니다. 반대로, 브레모 도메인을 포함한 전사 활성화 복합체의 배제 및 고차원 크로마틴 구조의 조립을 통해 히스톤 탈아세틸화는 전사를 억제합니다[4]. 낮은 히스톤 아세틸화는 이터크로마틴 침묵의 특징입니다. 최근, 비히스톤 단백질의 부위별 아세틸화가 증가하여 그 활성, 위치, 특정 상호작용 및 안정성/분해 조절이 입증되고 있습니다.

특히, 질량 분석법 기술의 최근 진전은 프로테옴 내 대부분의 아세틸화 부위에 대한 고해상도 매핑을 가능하게 했습니다. 이러한 연구들은 '아세틸오미(acetylome)'가 약 1750 개의 단백질에서 거의 3600 개의 아세틸화 부위를 포함한다고 보여주며, 이는 아세틸화 수정이 자연에서 가장 풍부한 화학적 수정 중 하나임을 나타냅니다. 실제로 이 마크는 크로마틴 재구성, 세포 주기, 스플라이싱, 핵 수송, 미토콘드리아 생물학 및 액틴 핵형성 등 다양한 생리학적 과정에서 단백질의 활성에 영향을 줄 수 있습니다. 유기체 측면에서 아세틸화는 면역, 일주기 리듬 및 기억 형성에 중요한 역할을 합니다. 단백질 아세틸화는 많은 질병을 위한 신약 설계의 유망한 표적입니다[5,6].

히스톤 아세틸화와 탈아세틸화 과정의 개략적 표현. 기질인 히스톤 단백질에 있는 라이신 (K) 잔기의 아세틸화는 히스톤 아세틸트랜스페라제 (HAT) 에 의해 수행됩니다. 이 효소들은 주로 히스톤 꼬리에 아세틸기를 추가하는 "라이터(writers)"라고 불립니다. 아세틸화 반응에서 아세틸 코엔자임 A (Ac-CoA) 는 코엔자임 A (CoA) 으로 변환됩니다. 이후, 아세틸화된 히스톤은 크로마틴의 구조를 개방적으로 만들어 유전자 발현을 활성화합니다. 이 과정은 히스톤 꼬리로부터 아세틸기를 제거하는 "에라서(erasers)"인 히스톤 탈아세틸화효소 (HDAC) 의 작용으로 인해 가역적입니다. 이 반응은 부산물로 아세테이트를 방출합니다. 크로마틴은 응집된 비활성 (닫힌) 형태 그대로 유지됩니다. Biorender.com 에서 제작되었습니다.Biorender.com.

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