ヌクレオソームの構造とその情報

慶應義塾大学環境情報学部斎藤輪太郎 (監修)・野崎慎 (著)

平成 23 年 2 月 7 日

Epigenetics

21世紀の科学は生命科学がリードすることになるだろう．「20世紀の夜明けに，アルベルト・アインシュタインとマックス・プランクが宇宙の基本公式を記述していた頃， 生物学者はイヌがどのよ

うにヨダレをたらすかに関する研究でノーベル賞を受賞していた」(Check Hayden, 2010) という言

葉には，ワトソンとクリックが DNA の二重らせん構造を発見してから今日まで， どれほどすさまじいはやさで生命科学が進歩してきたかが如実に表れている．そして，2003年のヒトゲノム解読以降，現代の生命科学はゲノムワイドな解析を取り扱うことが可能となり， さまざまな知見が蓄積さ

れている． また， 生命科学の研究の進展とともに， シーケンスやアレイといった技術が急速的に

発展し， 巨大なデータが蓄積され続けている． これらの巨大なデータをどのように統合的に扱い，

新しい発見をするかという問題に対し，バイオインフォマティクスと呼ばれる情報解析の技術を用

いて生命を解明しようという学問に注目が集まっている．そして，最近の研究では DNA の一次配列の変化を伴わずに後天的な修飾によって行われる「エピジェネティクス」と呼ばれる一群の制御

機構の存在が明らかとなった．この機構は真核生物における特徴的な制御方法であり，その代表格

として DNA のメチル化やヒストンの修飾が挙げられる． これらの修飾の多くは可逆的であり，非常に柔軟な制御である． また組織の特異性も高く，多細胞生物の形成に大きく関わっていることが

示唆されている． ヒトゲノムの解読が終了した現在において， ゲノム配列だけからは知り得るこ

との出来ないこれらのエピジェネティック制御の理解が生命科学研究の使命の一つに挙げられてい

る． エピジェネティクスの研究はまだ歴史が浅く， 不明瞭な部分が大半を占めているが， ヒスト

ンは DNA を梱包し，核内に折り畳むだけではなく，そのポジションや修飾によって様々な機能を持つことが明らかにされている．特にヒストンの修飾の組み合わせによって様々な特徴的な機能を

引き出すというヒストンコード仮説は Strahl と Allis によって 2000年に提唱され， それを支持するデータが蓄積されている．

本冊子では，現在知られているヒストンに関する情報を網羅的に収集し，その総説について記述

した．エピジェネティクス研究はすさまじい速度で進展しているため，網羅的な総説が存在してい

ないことが問題となっている．そこで，エピジェネティクスの初学者はこの冊子を読むことで，も

しくは現在世界中で繰り広げられているエピジェネティクス研究を理解できるように構成している．

特に後半においては，これらからの 20 年間でエピジェネティクス研究の軸となる問題について記述した．

ヒストンを取り巻くエピジェネティクス研究はすさまじい早さで進展しつつあり，これからの生

命科学への貢献が期待されるだろう．

2011年 1月 19日野崎慎

2

目 次

1 ヒストン 4

1.1 ヒストンの構造 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41.2 ヌクレオソームの構造 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51.3 ヒストンの進化 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6

2 ヒストンコード 7

2.1 ヒストン修飾とその機能 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72.1.1 ヒストンのメチル化 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92.1.2 ヒストンのアセチル化 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 112.1.3 その他のヒストン修飾 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11

2.2 ヒストン修飾認識ドメイン . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 122.3 ヒストンクロストーク . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13

3 DNA メチル化とヒストン修飾 15

4 small RNA とヒストン修飾 18

3

H2B

H4 H3

H2A

図 1: ヒストンタンパク質の概略図

黄色い丸い樽状のタンパク質がヒストンタンパク質を表している． このように 4 つのコアプロテインが 2コピーずつ集まりヒストンが形成される．

1 ヒストン

1.1 ヒストンの構造

真核生物のゲノムは核内に折り畳まれている．ヒトゲノムに関しては，塩基対だけで 2 m の長さに達するとされている． このような巨大なゲノムを核内に折り畳むために， クロマチンという繰

り返し構造を形成することが必要となる．ヒストンタンパク質はそのようなクロマチン構造の形成

で，中心的な役割を果たしている．ヒストンは H2A，H2B，H3，H4 という 4つのヒストンコアタンパク質が 2 コピーずつ集合することでヒストン 8量体として形成される (図 1)． そのヒストン 8量体の周りを約 147 bpの DNA が， 左巻きのスーパーヘリックスで巻き付くによって， クロマチンの構成単位であるヌクレオソームが形成される (Luger et al., 1997; Kornberg and Lorch, 1999)．そ

れぞれのヒストンコアタンパク質は球状の C 末端側とヒストンテールと呼ばれる鎖状の N 末端側の 2 つの特徴的な構造を持つ．それぞれ 4 つのヒストンコアは histone fold domain (HFD) を共通の構造ドメインとして持つ． これらは 3つのα-helices (α1，α2，α3)と， それを分断する 2つのループ構造 (L1，L2) からなる． ヒストン同士は H3 と H4，H2A と H2B という逆行性のペアがそれぞれ組み合わさることで，複合体を形成する (Arents and Moudrianakis, 1995; Luger et al., 1997;

Zlatanova et al., 2009)．

ヒストンを構成するアミノ酸残基をみるとそれぞれヒトにおいて，H2A は 130 AA，H2B は 126AA，H3 は 136 AA，H4 は 103 AA からなっている．真核生物でのヒストンコアタンパク質の保存性は高く，どの生物のヒストンもほぼ同じアミノ酸によって構成されており，少しの変異でも致

死に至ることが示されている． それぞれのヒストンコアには，N末端側から 30アミノ残基付近までに多くの翻訳後修飾可能な残基が存在している．ヒストンにおける翻訳後修飾は細胞内で重要な

4

図 2: ヌクレオソームとリンカーの概略図

ヌクレオソームが周期的に形成され，それぞれのヌクレオソームはヒストンに巻き付かないリンカー領域によって分断されている．黄色い丸がヒストン，赤い線が DNAを表している．

役割を果たすことが知られており， 集中的に研究が行われている1． ヒストンにおける修飾可能な

残基を紹介していく．まず，ヒトにおける H3 内で現在報告されている修飾可能な残基は R2，K4，K9， S10，K14，R17，K18，K23，R26，K27，S28，K36，P38，K79 である．左のアルファベットが残基の種類 (リジン: K， アルギニン: R ，トレオニン: T ，セリン: S， グルタミン酸: E，プロリン: P)，右の数字が開始メチオニンを除いた N 末端側からのアミノ酸残基数を表している．H4 内では S1，R3，K5，K8，K12，K16，K20 が報告されている．そして H2A 内では，S1，R3，K5，T119 が，H2B 内ではK5，K13，S15，T120 が報告されている (Bairoch et al., 2005)．ここに

列挙した多くのアミノ酸残基をみても，ヒストンは多くの翻訳後修飾可能な残基を持っていること

が伺える．これらの修飾可能なアミノ酸残基が，真核生物の細胞内において様々な機能と関連して

おり，ヒストンが単なる DNA を梱包するための部品ではなく， 多くの制御機構における要として用いられている．

1.2 ヌクレオソームの構造

真核生物の染色体 DNA は， ヌクレオソームとよばれるヒストンに DNAが巻き付いた領域と，リンカーとよばれるヒストンに巻き付いていない DNAがむき出しの領域が繰り返すことでクロマチン構造を形成している (Kornberg, 1974; Olins and Olins, 1974; Oudet et al., 1975)．ヌクレオソーム

では，ヒストンに約 147 bp の DNA が 1.67 周巻き付いて形成される (Luger et al., 1997)．また，それらヌクレオソームの間に存在するリンカー領域は約 50 bp のDNA からなっている (図 2) (Van

Holde, 1989; Yao et al., 1990)．さらに，大域で染色体の構造を観ていくとクロマチン構造もその凝集

度合いから，ユークロマチンとヘテロクロマチンと呼ばれる 2 つの構造タイプに分けることができ

1修飾による制御については後述する.

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る． ヘテロクロマチンはクロマチン同士が密に凝集している状態を指し， ユークロマチンはクロ

マチン同士が凝集していない状態のことを指す．このようなクロマチン構造の変化は転写制御と関

連していることが知られている．

ゲノム上において，約 200 bp の周期で現れるヌクレオソーム領域であるが，これらのポジションがどのように決まっているかについては様々な議論が行われている．現在考えられているヌクレオ

ソームポジションを決定する因子として，DNA 配列選択性，DNA メチル化，ヒストン修飾，ヒストンコアタンパク質のホモログであるヒストンバリアント，そしてクロマチンの構造に関係するク

ロマチンリモデラーなどが挙げられている (Segal and Widom, 2009)．この中でも DNA配列選択性については，盛んに研究されており，DNAとヒストンの親和性に関する研究で，DNA配列の塩基組成の違いで少なくとも 5000 倍の親和性の差があることが示されている．また，DNA 配列はその構造的な特徴から，塩基配列の組み合わせによって物理的に生じる曲がりやすさ (bendability) や，DNA のらせん構造の特徴性によって親和性が異なることも示唆されている (Drew and Travers, 1985;

Widom, 1992; Lowary and Widom, 1998; Widom, 2001; Thastrom et al., 2004; Gencheva et al., 2006)．

他にも in vitroの研究で in vivoにおけるヌクレオソームポジションを再現することができたり，染色体DNA 塩基配列だけから機械学習を用いた手法により in vivoにおけるヌクレオソームをおおまかに予測できたりすることが可能となっている (Ioshikhes et al., 2006; Segal et al., 2006; Peckham et

al., 2007; Yuan and Liu, 2008; Ogawa et al., 2010)．しかし，DNAのどのような配列特徴がヌクレオソームの形成に重要であるかは明らかとされておらず， 今もなお研究が続けられている．

1.3 ヒストンの進化

真核生物において，クロマチン構造を形成するヒストンは重要なタンパク質であるが，ヒストン

タンパク質がどこから派生し，真核生物に現れたかについては不明瞭なままである．ヒストンタン

パク質の保存性解析では，バクテリアでは未だヒストン様タンパク質が発見されていないものの (最近，ヒストン様タンパク質 (HU) が発見されたが詳細は不明である (Balandina et al., 2002))，古細菌においてはヒストンのHFD とホモログなドメインを持つタンパク質が発見されている (Sandmanand Reeve, 2006; Garrett and Klenk, 2007)．さらに， これらは古細菌の主な 3 つの門 (ユリアーキオータ門，クレンアーキオータ門，ナノアーキオータ門) で発見されており，真核生物と古細菌の共通の祖先に存在していたという可能性が示唆されている (Sandman and Reeve, 2006)．ヒストン様のタンパク質の保存性に関して， さらに古細菌の中で詳しく調べていくと，HFD を含むタンパク質はユリアーキアでは確認することができるが，クレンアーキアの中ではケナルカエウムを除

くほとんどにおいては確認出来ないことが報告されている．これらの結果から HFD を含むヒストンの祖先タンパク質は，

1. クレンアーキア以降失われた

2. ユリアーキアとクレンアーキアの分化後に生まれた

3. 真核生物とユリアーキアの間で水平伝播が起きて， 真核生物から持ち込まれた

の 3 つの仮説が考えられている． これらの検証がヒストン誕生に迫るためには必要であるが， 今のところ古細菌において生じたタンパク質なのか，真核生物において生じたタンパク質なのかはま

6

だ分かっていない (Sandman and Reeve, 2006)．真核生物におけるヒストンとの比較を行うと，R10，R19，K53 と T54 が DNA への結合に重要であると予測されているが， その領域に関しては古細菌において高い保存性が示されている (Decanniere et al., 2000)．しかし，古細菌におけるヒストン

は構造レベルでは真核生物におけるヒストンとよく似通っているが，配列レベルではそうとはいえ

ない．さらに， 古細菌におけるヒストンは真核生物におけるヒストンの N 末端側鎖状ペプチドとホモログな配列を持ち合わせていない．真核生物において， 鎖状の N 末端テールはヒストン修飾と関連し， 細胞内における様々なエピジェネティクスな制御に必要とされている部位である． そ

のような部位を古細菌では持ち合わせていないということは， ヒストンはどの時点において N 末端テールを獲得したのかという問題を提起する． また， 古細菌の一部で真核生物においてヒスト

ンの脱アセチル化を行う histone deacetylace (HDAC) のホモログ遺伝子が発見されており， 古細菌においても真核生物と同様にヒストン修飾を行う機構があるのではないかということが示唆され

ている (Sandman and Reeve, 2006)．これらの問題は，古細菌のゲノム解読やタンパク質の同定とと

もに明らかにされ，さらにそれらの機能同定によって，ヒストンとその修飾による制御機構のルー

ツを明らかにするだろう．

2 ヒストンコード

2.1 ヒストン修飾とその機能

真核生物においてヒストンは DNA を梱包するためのタンパク質としてだけではなく，ヒストンの N 末端テールにおけるリジン， アルギニンなどにおける修飾によって，様々な細胞内のプロセスと関連することが知られている． ヒストンで起きた翻訳後修飾から， それと相互作用するタン

パク質によって様々な機能が引き出されるという「ヒストンコード仮説」が Strahl と Allis によって 2000 年に提唱された (Strahl and Allis, 2000)．ヒストンにおける翻訳後修飾の種類として， リン

酸化，メチル化，アセチル化，ユビキチン化，SUMO 化， ADP リボース化，脱アミノ化，ビオチン化，そしてプロリンの異性化など， 多く修飾が知られている．このように， ヒストン上には

多くの修飾可能なアミノ酸が存在している． 修飾の種類や， 修飾サイトの組み合わせによって現

れる機能はこれまでに数多く同定されており， ヒストンコード仮説を支持している (図 3)．ヒストン修飾によって引き起こされる様々な制御はエピジェネティック制御の中核を担っている．

以前から転写開始点付近におけるヒストンのアセチレーションやメチレーションが転写制御に関わっ

ていることは知られていたが， 詳しいことは不明瞭なままであった． しかし，近年におけるクロ

マチン免疫沈降 (Chromatin immunoprecipitation: ChIP) 法， アレイ技術， シーケンシング技術の発達に伴い， ゲノムワイドなヒストンの修飾状態の同定が可能となった． これにより， ヒスト

ン修飾に関する様々な知見とデータが蓄えられてきている．ヒストンの修飾と関連する制御として

は， 転写 (転写開始， 伸張， 終結， スプライシング)，DNA 修復，DNA 複製， クロマチンの凝縮などが挙げられる．転写の活性化は主にプロモーターへの転写因子の誘導，もしくは阻害が修飾

されたヒストンを認識するタンパク質が仲介することによって行われる．DNA 修復では，DNA 損傷をうけた領域に特異な修飾を受けたヒストンを配置することで，それを認識するタンパク質を仲

介して行われる． DNA 複製とヒストン修飾の関係性については示唆されているものの，まだあまり研究が進んでいない状態である．クロマチンの凝縮に関しても特異的な修飾を受けたヒストンを

7

A

P

P

H3

H4

H2A

H2B

ARTKQTARKSTGGKAPRKQLATKAARKSAPATGGVKKPH

SGRGKGGKGLGKGGAKRHRKVLRDNIQGIT

SGRGKQGGKARAKAKSRSSRAGLQFPVGRVHRLLRKGNY

PEPAKSAPAPKKGSKKAVTKAQKKDGKKRK

M M M

M

M M M M MM

M M

M M

A A A A

A A

P P

P

A A A

A A A A

A A A

A

図 3: 修飾することができるヒストンテール上のアミノ酸と修飾の種類

それぞれのヒストンコアタンパク質において，修飾可能なヒストンテール残基とその修飾例を示した．左側のアルファベットの並びは N 末端アミン酸テールを示し，右側の大きな紺色の丸は C 末端アミノ酸球形ドメインを示している．青い丸の A はアセチル化，赤い丸のM はメチル化， 紫の丸の P はリン酸化を表している．ここに示すように，それぞれ修飾の組み合わせは多様である．

8

認識するタンパク質によって行われる．このように多くのヒストン修飾が存在するが，以下修飾と

それによって引き出される機能を一つ一つ紹介する．

2.1.1 ヒストンのメチル化

ヒストンのメチル化はリジンとアルギニン上で起きる． 現在， ヒストンのメチル化は主に転写

と DNA修復，クロマチンの凝集に関与していることが報告されている．それぞれのアミノ酸上において，リジンは修飾基が 1つの場合のモノメチルリジン (Kme1)，2 つの場合のジメチルリジン(Kme2)，そして 3つの場合のトリメチルリジン (Kme3) と 3 つのメチル化パターンが知られている．またアルギニンも修飾基が 1つの場合のモノメチルアルギニン (Rme1)，2つのメチル基が非対称な場合の非対称ジメチルアルギニン (Rme2a)，そして 2つのメチル基が対称な場合の対称ジメチルアルギニン (Rme2s) と 3つのメチル化パターンが知られている (図 4)． メチル化されるサイトがヒストン上であっても，メチル基のつき方の違いで引き出される機能が異なる場合がある．リジ

ンとアルギニンにおけるメチル化はプロモーターに転写因子を誘導することで転写の活性化に関与

し， またヘテロクロマチン化に関連するタンパク質を誘導することでヘテロクロマチン化を促し，

転写の不活性化に関与する．

H3K4me は転写開始との関係性についてもっとも研究が進められているヒストン修飾の 1 つであり，主に転写開始点 (transcriptional start site: TSS) 付近において見られる．H3K4me3 はその中でも特に TSS 直近 (-200 -50 bp) に位置するヒストンにおいてよく観られ， ヌクレオソームの除去と転写活性化に関与している．H3K4me1と 2 も 3と同様に転写開始の活性に関連しているが，H3K4me3 が TSS 直近に頻度のピークを持つのに比べ，TSS から少し離れたところに頻度のピークを持つ．何故 TSS 周辺において，修飾数によってポジションが異なるかについてはまだ明らかになっていない．

H3K27 のメチル化も主に TSS 付近に位置するヒストンに観られる．H3K27me3 は転写抑制に関わっていることが示唆されており， Hox遺伝子の発現のサイレンシングに関わっていることが知られている． 一方， モノメチル化されている H3K27me1 は抑制遺伝子よりも活性遺伝子付近に位置していることが知られており，H3K27me3 と違って転写活性との関係が示唆されている．このように H3K27me1 と 3 のようにヒストン上のポジションは同じであっても修飾するメチル基の個数が異なることでその関係する機能も異なっている例が示されており， これは， ヒストン修飾による

制御の複雑さを表しているといえる．

H3K9のメチル化はヘテロクロマチンの形成と遺伝子の抑制に関与していることが知られている．H3K9me2 と me3 は抑制遺伝子付近 (± 10 kb) に主に位置する．H3K9me3 は Heterochromatinprotein 1 (HP1)をプロモーター周辺に誘導し，ヘテロクロマチンを形成する．しかし，一方H3K9me1は活性遺伝子周辺に位置することが確認されている．これは H3K27 におけるメチル化と同様，ヒストンポジション上での修飾基数による制御の変化を表しているのかもしれない．

H3K36me3 は活性遺伝子の TSS 下流の遺伝子内領域に位置することが知られており， 転写伸張に関係していることが示唆されている．そして活性遺伝子の 3’ 末端でも見つかっていることから，リン酸化されたセリン残基 (S2ph) を持つ RNA ポリメラーゼ II (RNA polymerase II: Pol II) との関係性が示唆されている．また EAF3 タンパク質と Rpd35 ジアセチラーゼ複合体を誘導し， 周囲

9

図 4: ヒストンにおけるリジンとアルギニンの修飾

ヒストンのリジンとアルギニンにおける修飾について示した．上図はリジンのメチル化 (mono-，di-， tri-methyl) とアセチル化 (ac) について，下図はアルギニンのメチル化 (mono-，2a-，2s-methyl) について表している．

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のヒストンにおける脱アセチル化を行うことで，コード領域内部における不必要な転写開始を抑制

する働きがある (Carrozza et al. 2005；Cuthbert et al. 2004; Joshi and Struhl, 2005; Keogh et al., 2005)．

H3K79me3は抑制プロモーターよりも活性プロモーター付近に位置することが示されている．H3R2のメチル化は核内受容体を仲介した転写を共活性化する coactivator-associated arginine methyltrans-ferase 1 (CARM1) によって行われる． これにより，H3R2 のメチル化が転写活性と関連することが示唆されているが，H3R2me1 とme2 共に活性遺伝子との関係性は見つかっていない．以前の研究ではH4K20 のメチル化は抑制クロマチンの形成と関連していることが示唆されていた．しかし，最近の研究では H4K20me1 とme3 はゲノム上での分布が異なり，H4K20me3 がヘテロクロマチンに関連している一方で， me1 は活性遺伝子のプロモーターやコーディング領域に位置していることが多いことが報告されている．またDNA修復にも関連していることが知られており，H4K20meと細胞周期チェックポイントタンパク質である Crb2 が共役してDNA 修復が引き起こされる (Sanders

et al., 2004)． 共役するタンパク質である Crb2 は，double tudor domain を通して H4K20me を認識して DNA 修復部位に誘導される (Botuyan et al., 2006)． また Crb2 は DNA 修復部位周辺において， リン酸化が誘導されたヒストンバリアントである H2A.Xph に対して BCRT ドメインを通して認識し，H4K20me と H2A.Xph の 2 つに結合することでその部位に安定的に留まる．ヒトにおいては p53BP１によって行われる．

2.1.2 ヒストンのアセチル化

ヒストンのアセチル化は転写，DNA 修復，DNA 複製といった様々な機能と関連している．メチル化と違い，アミノ酸に対して 1 つの修飾基を付けることしか出来ず，リジンのアセチル化 (Kac)しか存在しない．ヒストンのアセチル基はアセチル化を触媒するヒストンアセチルトランスフェラー

ゼ (histone acetyltransferase: HAT) と脱アセチル化を触媒するヒストンジアセチラーゼ (histonedeacetylase: HDAC) といった 2 つのタンパク質によって可逆的に行われている． 転写制御においてはメチル化による制御と違い， 今のところ転写抑制に関係する制御はなく，転写活性に関係する

修飾しか見つかっていない．H3K9ac，H4K12ac， H2BK5ac，H4K16ac，H3K14ac は転写活性と関係することが知られている．ヒストンのアセチル化は DNA 修復との関係性についても研究が進められている．G2 期において，DNA 損傷がない場合は H3K56ac が観られないが，DNA 損傷がある場合は H3，H4 のジアセチラーゼが抑制され，H3K56ac が多量存在することが報告されている (Celic et al., 2006;Maas et al., 2006)．

2.1.3 その他のヒストン修飾

ヒストン修飾の種類として， メチル化とアセチル化の他にもリン酸化， ユビキチン化， SUMO化，ADP リボース化， 脱アミノ化，そしてプロリンの異性化が挙げられる． リン酸化はヒストン中のセリンとトレオニンに起きる．H3S10 におけるリン酸化は H3S10ph を認識する他のヒストン修飾タンパク質の足場となり， 転写，DNA 修復， クロマチンの構造に影響を与える．哺乳類におけるヒストンバリアントであるH2A.X はダメージを受けたDNA 周辺 (数千 kb) に広く配置されることで ATP 依存性リモデリング活性を持つ INO80 複合体を誘導し，DNA 修復を行うことができる．またH2AS129ph とH4S1ph はそれぞれMec1， Casein kinase II というタンパク質を仲介し，

11

非相同末端再結合を通して，二本鎖切断修復によって DNA 修復を行う． ユビキチン化は H2A とH2B 中のリジンに起こる大きな修飾である． リン酸化同様に他の修飾の足場になることが知られており，転写，DNA 修復に関与することが知られている．uH2AK119 (H2AK119 がユビキチン化を受けている状態を指す) は， ポリコーム群タンパク質 (Polycomb group protein: PcG) 内に見つかっている Bmi/Ring1A タンパク質を仲介して転写抑制に関与している (Wang et al.,2006)．逆にuH2BK120 はヒトにおいては RNF20/RNF40 とUbcH6 を仲介し，出芽酵母では Rad6/Bre1 を仲介して転写の活性化に関与している（Zhu et al.,2005）．しかし，多くのメカニズムや機能性は不明であり， クロマチンに追加因子を誘導することで， もしくはその大きさから物理的にクロマチン

をオープンにしておくことによって制御と関係していると考えられている．他の 2 つの修飾についてはあまり研究が進んでいないが，SUMO 化はヒストン中のリジンに付加可能であり，H4，H2A，H2B において修飾を受ける残基が見つかっている．ユビキチン化と同様， 大きな修飾である． アセチル化とユビキチン化と競合し，その結果転写抑制に関連しているとされている (Nathan et al.,2006)．ADP リボース化はグルタミン酸に付加可能である．今のところ，H2BE2ar1 においてのみ見つかっている．ADPリボース化はmono-か poly-で負荷することが可能であり，それぞれMARTs(MonoADP-ribosyltransferase) ， PARPs (Poly-ADP-ribosepolymerase) という酵素によって行われている．転写制御と関係しているとされているが，そのメカニズムや詳しい機能性は分かってい

ない（Hassa et al. 2006）．脱アミノ化は Peptidyl arginine deiminase type IV (PADI4) 酵素によってH3 とH4 におけるアルギニンがシトルリン (Cit) へと変化する修飾である．メチル化可能なアルギニンをシトルリンに変化させることによってメチル基の付加を阻害することができ，アルギニン

のメチル化による転写制御に影響を与えると考えられている． また in vitro における PADI４ 酵素の研究により，Rme と Cit は可逆的であることが示唆されている (Hidaka et al., 2005)．プロリンは cis 型と trans 型の 2 つの構造異性体を持ち， プロリンの異性化は P-cis から P-trans へと異性化する修飾である． 構造が変化することでポリペプチドの構造が変化し， 他の部位への修飾を

阻害する．現在 H3P38 におけるプロリンの異性化が見つかっており，これは H3K36 への Set2 によるメチル化を阻害し，転写制御に関係する (Chen et al. 2006)．しかし，他の修飾同様， その詳しいメカニズムや他の機能性については知られていない．これからの研究で，ここに列挙した以外

のヒストン修飾，もしくは列挙したけれども未だ知られていないヒストンの機能が明らかとなって

いくだろう．

2.2 ヒストン修飾認識ドメイン

ヒストン修飾はそれだけでは機能を持たず，修飾部位を認識して結合するドメインを持ち，機能

を仲介するタンパク質が重要となる．既に多くのドメインが発見されており，それらは真核生物で

は普遍的に存在していることが知られている．これからドメインの種類と認識するヒストン修飾部

位について紹介していく． bromodomain は約 110 アミノ酸残基からなるドメインである．多くのクロマチン関連タンパク質で発見されており，リン酸化されたリジンと相互作用することが知られ

ている． クロマチンのリモデリングや転写の活性化に関連するヒストンのアセチル化を担う HATと共役する co-activator のほぼ全て (例: p300 や CBP-associated factor) において bromodomainが見つかっている．chromo (CHRomatin Organization Modifier) domain はハエで見つかった約 60

12

アミノ酸残基からなるドメインである．このドメインを持つタンパク質の多くはクロマチンの構造

を凝集させることでヘテロクロマチン化に関連している (Zeng and Zhou, 2002)． chromodomainを持つタンパク質は 3 つのグループに分けることができる．1 つ目はN 末端に chromodomain を持ち，さらに chromoshadow domainと呼ばれる領域を持つタンパク質である．例としてショウジョウバエにおける Su(var)205，HP1 などが挙げられる．2 つ目は 1 つの chromodomain を持つもので例としてDrosophila protein Polycomb (Pc) が挙げられる．3 つ目はタンデムな chromodomain を持つもので， 例として哺乳類における Chromodomain-helicase-DNA-binding protein1-4 (CHD1-4)が挙げられる．chromodomain を含むタンパク質はメチル化されたヒストン (H3K9me) に結合することができる (Kornberg and Lorch, 1999; Wyrick et al., 1999; Bannister et al., 2001; Jacobs andKhorasanizadeh, 2002; Min et al., 2003; Tajul-Arifin et al., 2003; Joshi and Struhl, 2005)．PHD(Plant Homeo Domain) finger はシロイヌナズナのホメオドメインタンパク質である HAT3 において発見された Cys4-His-Cys3 モチーフ配列からなるドメインである．PHD finger は約 50 ?80 アミノ酸残基からなり，ヒトにおいては 100 以上のプロテインがこのドメインを持つことが分かっている (例: p300，CBP，Polycomb-like protein)．bromodomain や chromodomain などの他のドメインと共役して働くことが多い．ING2，YNG1 と NUR などのいくつかのタンパク質における PHDfinger はH3K4me3 に結合することが報告されている (Pascual et al., 2000; Bienz, 2006; Shi et al.,2006; Taverna et al., 2006)．また SMCX という PHD finger を持つタンパク質がH3K9me3 に結合することが報告されていることから，PHD finger はメチル化されたリジンに結合できるのではないかということが示唆されている．Tudor domain はメチル化されているヒストンに結合する (Huanget al., 2006)． ヒストンジメチラーゼを含む JMJD2A の Tudor domain が H3K4me と H4K20meに結合することが報告されている．Malignant brain tumor (MBT) repeats は H3 と H4 におけるメチル化したリジンに結合するモジュールである．MBT repeats は約 100 アミノ酸残基からなり，MBT を持つ CGI-72 は H3K4me1 と H4K20me1 に結合することが報告されている (Eryilmaz etal., 2009)．Trithorax (TRX) ヒストンメチルトランスフェラーゼ複合体のサブユニットで保存されているWDR5 が持つWD-40 repeat は H3K4me0-3 に結合することが知られている (Couture etal., 2006)．14-3-3 タンパク質は H3S10ph に結合することが示されており，リン酸化トレオニンとリン酸化セリンに結合することが可能であることが示唆されている (Macdonald et al., 2005; Winteret al., 2008; Karam et al., 2010)． このように多くのヒストン認識結合ドメインとその結合サイトが知られており，これらのドメインとヒストン修飾が相互作用することで初めてヒストンコードが

可読なものとなる． まだ知られていないヒストン認識結合ドメインの解明や， 現在知られていて

もまだわかっていない修飾部位への結合の研究がヒストンコード仮説解明のためには重要である．

2.3 ヒストンクロストーク

ヒストンの修飾間での修飾クロストークは様々なヒストンコードを構成すると考えられている．

ここで述べるクロストークは，ヒストン上における修飾がヒストン上の他の部位の修飾に影響を与

える場合を指す．いくつかの場合で，ある 1 つの残基における修飾が他の残基に対する修飾能力を変えることが知られている (Lee and Zhang, 2008; Lee et al., 2010)．よく知られている例を見ていくと，H3S10ph がヒストンアセチルトランスフェラーゼであるGcn5 を促し，H3K14 のアセチル化

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(H3K14ac) が行われるというヒストンクロストークを挙げることができる (Cheung et al., 2000; Loet al., 2000)．Gcn5 にはヒストン修飾認識ドメインである bromodomain が存在しているので，これを仲介してH3S10ph に結合し，H3K14 をアセチル化するものと考えられる．またH3K14 の修飾状態を除去して，周囲の修飾状態を調査する研究により，H3K14 における修飾の除去はH3K4me3が特異的に失われるも， H3K4me1 と 2 は失われないことが示された (Nakanishi et al., 2008)．これらの結果より，H3K4 のメチル化はその修飾数によって異なる経路を持っているということが示唆されている．このように，付加するメチル基数によって経路が異なっているということは大変興

味深く，ヒストンコードをより一層複雑なものとしている． ヒストン修飾酵素はよくマルチサブユ

ニット複合体で発見され，それらのサブユニットはヒストンを修飾する部位とヒストン修飾を認識

して結合する部位に分けられることが多い．NuA ヒストンアセチル化酵素複合体のサブユニットのYng1 における PHD finger は，メチル化された H3K4 を認識して H3K14 のアセチル化のためにアセチル化酵素を誘導する (Martin et al., 2006; Taverna et al., 2006)．また，Yng1 と関連している ING2 もメチル化されているH3K4 に結合することができる． ING2 はヒストン脱アセチル化酵素内に存在することが知られており， メチル化された H3K4 は様々な修飾， もしくは脱修飾のための足場になっていることが分かる (Shi et al., 2006)． クロストークは修飾， もしくは脱修飾を誘導するだけではなく，あるアミノ酸残基における修飾がその周辺のアミノ酸残基への酵素による

認識を阻害する例も知られている．例えば H3R2 にメチル化が起こると酵母では Set1/COMPASSに，哺乳類では COMPASS-like 複合体によって行われる H3K4 のメチル化を阻害することが報告されている (Guccione et al., 2007; Kirmizis et al., 2007)． このように様々な方法によってヒストン上における修飾同士が相互作用する． また， ヒストン修飾は酵素以外の因子の誘導も阻害する

ことが知られている． 例えば HP1 はヘテロクロマチンに関連するタンパク質であり，メチル化されている H3K9 に結合することができるが，付近の H3S10 がリン酸化されていると結合できないことが示されている (Fischle et al., 2005; Mateescu et al., 2008)． そして， 同一なヒストンコアタンパク質におけるアミノ酸残基の修飾間クロストークだけではなく，別のヒストンコアタンパク

質上における修飾とクロストークを行う trans-histone クロストークが存在する例が示されている．FOSL1 の転写調節において H3 のリン酸化が RNA Pol II positive transcription elongation factor(P-TEFb) に必要な H4 のアセチル化を誘導することが示されている (Zippo 2009)．この制御に関するキナーゼ活性を持つ PIM1 は H3S10 をリン酸化することが知られているが，H3S10 に関わるキナーゼとして他にもMSK1 とMKS2 が知られている．最近の研究で，PIM1 によるリン酸化とMSK1/2 によるリン酸化では， タイミングとその領域が異なることが示されている．MSK1/2 はFOSL1 のプロモーター付近において，H3S10 のリン酸化を仲介するが，PIM1 は H3S10 のエンハンサー付近において，MSK1/2 によるプロモーター付近の H3S10 のリン酸化後に行われることが示された． また FOS1 のエンハンサーにおける H4K16ac は H3S10ph を受けるヒストンと一致しており，RNA interference (RNAi) によって PIM1 をノックダウンすることで，H4K16 のアセチル化も失われることから，H3S10 とH4K16 が trans-histone クロストークを行っていることが示唆されている．14-3-3 (γ,ε,ζ) タンパク質は上記したがH3S10ph を認識して結合し，H4K16 のアセチルトランスフェラーゼであるMOF を誘導することが知られている． 14-3-3ε,ζ は，FOSL1のエンハンサーとプロモーター両方において確認できる (Karam et al., 2010)． しかし，14-3-3γだけは，エンハンサーにおいてのみMOF を誘導し，プロモーターには誘導しないことが報告され

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ている．MOF を誘導することによって起こる H4K16ac を持つヒストンは， リン酸化されたリジンに結合することのできる bromodomain を持つ bromodomain-containing protein 4 (Brd4) によって結合することが可能となる．それに続き，Brd4 と関連して P-TEFb が誘導され，Pol II を転写伸張促進のために Pol II のリン酸化を行う．これら一連の結果より，Zippo らは trans-histone クロストークが転写制御に関与していることを明らかにした (Zippo et al., 2009)． 他にも，H3K4me，H3K79me と H2B ユビキチン化の関係を挙げることができる．最近では uH2B が直接 H3K79meに関与していることが示されており (McGinty et al., 2008)，uH2B がH3K4 メチル化複合体であるCOMPASS を誘導し，H3K4 のメチル化を起こすというクロストークも知られている (Shilatifard,2006)．これは酵母で見つかった現象であるが，最近の研究では哺乳類で広く使われているクロストークであることが示唆されている (Kim et al., 2009)． またこれらの H3K4me，H3K79me ，そして uH2B は活性化されている遺伝子付近に集中していることも示されている (Martin and Zhang,2005; Minsky et al., 2008)．そして，同ヒストンにおけるテール間の修飾のクロストークだけではなく， 周辺のヒストンとのクロストークも興味深い．uH2B が周辺の別ヒストンの修飾に影響を与えるかという実験では， uH2B を持つヒストンでしか H3K79me は確認されず，別ヒストンへの修飾影響はないことが示唆された．このことから uH2B に結合するタンパク質はそのヒストンにおいてのみ H3K79 をメチル化することができると考えられる (van Leeuwen et al., 2002; Henry et al.,2003; Klose and Zhang, 2007)． ヒストンクロストークの解析は複雑なヒストン修飾ネットワークを解き明かすために必要であり，ここで記述したように様々なヒストン修飾間でのクロストークが

既に示されている． しかしこれらは知られている修飾の一部の関係性でしかない．1 つ目の問題として，ヒストンは 4 つのコアタンパク質が 2 コピーずつ集合することで形成されているが，それぞれ同一ヒストン内に存在する 2 つの H3 や H4 における修飾がどのように相互作用するかということはまだ示されていない．2 つ目の問題として uH2B の研究で少し行われたが，隣り合うヒストン同士でどのようなクロストークを行うかということも示されていない．3 つ目の問題として， まだ時系列データが蓄積されておらず実際のインタラクションの同定が難しいことが挙げられる．これ

らの 1 つ 1 つの解析が複雑なヒストン修飾ネットワークを解き明かす鍵となるであろう．

3 DNA メチル化とヒストン修飾

DNA メチル化とヒストン修飾は真核生物においてエピジェネティック制御を担う 2 つの核である．DNA メチル化は原核生物， 真核生物を問わず見られる現象であり，進化的にも古くから存在することが知られている．DNA メチル化は原核生物において制限酵素による切断から守るための自己と非自己の認識に使われており，転写制御との関係性は知られていない．一方真核生物におい

ては， ヘテロクロマチン化などに関連し， 転写やトランスポゾンの抑制などに関与していること

が知られており， ヒストン修飾と同様に組織特異的なパターンを示し，分化や組織特的な制御に重

要であることが知られている． これら原核生物が持つ DNA メチル化酵素と真核生物が持つ DNAメチル化酵素はホモログであることが知られている． また， 真核生物では全ての種において DNAメチル化酵素が保存されている訳ではない．酵母や線虫などのモデル生物はこれらのメチル化およ

びメチル化酵素を持ち合わせていないことが知られており，進化の上で欠失したと考えられている．

DNA メチル化酵素が認識し，メチル化される DNA 配列は様々であるが，動物では一般的に CpG

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という di-nucleotide におけるシトシンが修飾されることが知られている．シトシンはメチル化されて 5-メチルシトシンになった後に脱アミノ化されるとチミンになってしまうため，DNA の修復が困難になる．そのため CpG の di-nucleotide は真核生物における進化の上で減少していることが知られており，CpG が多量存在する領域は CpG island と呼ばれている．CpG island はプロモーターの上流などに見られることが知られている． 最近では CpG のみならず CHG や CHH のシトシンがメチル化されていることが明らかとなった．また植物ではシトシン以外にアデニンのメチル

化が知られている． 一方ヒストンは上記したように， バクテリアには存在せず， 古細菌もしくは

真核生物以降で獲得されたと考えられている．このことからも古くから存在する DNA メチル化とヒストン修飾は違う経路を辿って進化してきたことが伺える． しかし，最近となってこの 2 つのエピジェネティクスな修飾が高等生物においては，お互い影響を及ぼし合っている例が報告されて

いる (Cedar and Bergman, 2009)． ヒストン周辺の DNA メチル化を誘導することが知られている修飾として H3K9me と H3K27me が挙げられる． また， 逆に DNA メチル化を阻害することが知られている修飾として H3K4me やアセチル化されたヒストン全般が挙げられる． 最近の研究ではDNA メチル化のプロファイルがヒストン修飾を仲介して決められているというモデルが強く支持されている (Cedar and Bergman, 2009)．このモデルでは，DNA メチル化のパターンは de novo なDNA メチル化が起こる前にヒストン修飾によって決定されていることを示唆している (Ooi et al.,2007) ． de novo な DNA メチル化は DNA methyltranseferase (DNMT) 3A と DNMT3B の複合体と DNMT3L によって行われることが知られている (Ooi et al., 2007)．DNMT3L はメチル基付加の活性を失っているが，ヒストンH3K4 に結合して，DNA メチルトランスフェラーゼをDNA に誘導し，DNA メチル化の起点になることが知られている．しかし，H3K4 にメチル化を受けたヒストンはDNMT3L のH3 への結合を阻害することができる (Ooi et al., 2007)．このDNMT3L の結合を阻害する H3K4 のメチルトランスフェラーゼは，DNA に直接結合した Pol II に誘導される(Ooi et al., 2007)． これらより転写が活性化している状態では， プロモーター周辺において DNAのメチル化を行うことができないことが示唆されている (図 5)．他にもヒストン H3K9 のメチルトランスフェラーゼである G9a とヒストン脱アセチル化活性を持つ酵素の複合体による de novo なDNA メチル化の誘導が知られている．この複合体は局所的なヒストンの脱アセチル化を行い， 転写を抑制することが知られている．同じ残基上において，メチル化とアセチル化を同時に行うこと

はできないが，ヒストンの脱アセチル化によりヒストン上の修飾をリセットすることで， G9a による H3K9 のメチル化を可能にする．H3K9me を持つヒストンは chromodomain によって結合することが可能であり，そのドメインを持ちヘテロクロマチン化形成を促進させることが知られている

HP1 のヒストンへの結合が可能となる．最終的に G9a を含んだ複合体が DNMT3A と DNMT3Bを誘導し，de novo な DNA メチル化を行う (Feldman et al., 2006; Epsztejn-Litman et al., 2008)．さらに，動原体周囲のサテライトリピートにおけるヘテロクロマチン化においても，このような

ヒストン修飾とDNAメチル化の関係性が知られている．これらのサテライト配列では SET domainを含むヒストンメチルトランスフェラーゼである SUV39H1 と SUV39H2 がH3K9 のトリメチル化を行い，ヘテロクロマチン化に関与する．SET domain とは高等生物において保存されているおよそ 150 アミノ酸残基からなるモチーフ配列であり， クロマチン構造の調節に関係し， それを通して転写の活性化， もしくは抑制化に関与することが示唆されている (Dillon et al., 2005)．これらのタンパク質はサテライト配列内の CpG をメチル化するために DNMT3A と DNMT3B を誘導す

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図 5: DNA メチル化とヒストン修飾の関係性 DNA

メチル化とヒストン修飾の関係性の例を示した．赤の線は染色体 DNA を表し，その上の小さな丸はそれぞれ，修飾可能な塩基を表している．上図では，DNMT3L がヒストンに結合し，DNMT3 を誘導して DNA のメチル化を行っている．下図ではヒストンにメチル化が起きており，DNMT3L が結合できず，DNA のメチル化が阻害されていることを表している．

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る (Fuks et al., 2003; Lehnertz et al., 2003)．このヘテロクロマチン化のプロセスは RNA の二本鎖構造を認識する Dicer を仲介して開始されている．RNA-induced silencing complex (RISC) がSUV39H1 と SUV39H2 を誘導すると思われる動原体周辺の領域を標的にしていることが報告されている (Fukagawa et al., 2004; Kanellopoulou et al., 2005; Sugiyama et al., 2005)． ヒストン修飾がどのように DNA メチル化に影響を及ぼすかということを見てきたが，これから DNA メチル化がヒストン修飾パターンの維持にどのような働きをしているかということについて見ていく．DNA複製の際， メチル化されていた CpG は複製後， 娘鎖がメチル化されていない状態になる． これをヘミメチル化状態という． これは複製複合タンパク質と関連して働く DNMT1 によって娘鎖もメチル化されることで，両鎖がメチル化されている状態が維持される (Leonhardt et al., 1992)．最近の研究で，DNMT1 は SRA domain というヘミメチル化状態の CpG に結合するドメインを持つUHRF1 とともに複製時にヘミメチル化 DNA となっている CpG を探し，メチル化状態を維持することが示されている (Bostick et al., 2007; Sharif et al., 2007; Achour et al., 2008)．一方，ヒストンは DNA 複製の際，複製フォークによってクロマチン構造が崩されるため，そのあとでもう一度再構築する必要がある．このとき DNA メチル化による目印がその再構成の際に役立つことが知られている．DNA メチル化とヒストン修飾の関係はMECP2 やMBD2 といったメチルシトシン結合タンパク質によってまず認識され，これらは DNA メチル化領域にヒストンアセチルトランスフェラーゼを誘導する (Jones et al., 1998; Nan et al., 1998)．またDNA メチル化は直接 H3K9 のジメチル化と関係していることが報告されており，G9a と複製複合体に付随しているDNMT1 が相互作用することにより，DNA メチル化が起きている領域で同時に H3K9 のジメチル化を起こすことができることが報告されている (Esteve et al., 2006)．他にも DNA メチル化が H3K4 のメチル化を阻害することが示されており (Lande-Diner et al., 2007)，植物のDNA メチル化が起きている領域では，H2A.Z がヌクレオソームから除去されることが示されている (Zilberman et al., 2008)．H3K4me も H2A.Z も転写活性に関係する事が知られており， これらからも DNA メチル化が転写抑制に関係することが示唆されている． DNA メチル化とヒストン修飾の関係性については高等生物における複雑なエピジェネティクスな制御を明らかにするためにも，今後ますます力が入れられ

る研究だろう． 現在は修飾の開始における関係性に過ぎないが， このような組み合わせを複雑な

ヒストン修飾のネットワークに組み込んだときにどうなるかということは非常に興味深い． また，

原核生物から存在する DNA メチル化と真核生物において獲得されたヒストン修飾がどのように邂逅し， お互い相互作用するようになったのか，またそれによってどのような制御が可能になったの

かということも興味深い問題である．

4 small RNA とヒストン修飾

真核生物では多様な non-codig RNA の発見が続いているが，その代表例として RNAi に関連する short interfering RNAs (siRNAs) や microRNAs (miRNAs) などの small RNA が挙げられる．これらの small RNA は RISC や RNA-induced transcriptional silencing complex (RITS) などに取り込まれることで機能する．RISC や RITS は取り込んだ small RNA と相補的な塩基を持つ配列を標的にし，エフェクター複合体として働く (Hamilton and Baulcombe, 1999; Hammond et al.,2000; Zamore et al., 2000; Bernstein et al., 2001; Elbashir et al., 2001; Verdel et al., 2004)．これ

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ら small RNA とヒストン修飾の相互作用が見つかっている．small RNA がヒストン修飾と関連するメカニズムは厳密にコントロールされているようで， 出芽酵母ではヘアピン構造を持つ siRNAが標的領域の近辺においてのみ H3K9 メチル化の開始に関係し，遺伝子を抑制することが報告されている (Iida et al., 2008)． また， この siRNA を仲介したヒストン修飾は染色体における位置とターゲット領域における antisense RNA の発生，Swi6 タンパク質の多量発現と相関があるとされている (Iida et al., 2008)． この際，siRNA を含む RITS によって Swi6 タンパク質は誘導され，Swi6 の多量転写は，低いレベルで行われているH3K9 のメチル化への結合を安定化し，ヘテロクロマチン化を行うためと考えられる (Motamedi et al., 2008)．しかし，まだ詳しいことについては分かっていない．RNA silencing 因子はハエにおいても，セントロメアのヘテロクロマチンの形成にRNA silencing が HP1 の誘導を行うことが示されている (Pal-Bhadra et al., 2004; Deshpande etal., 2005)． このことからも small RNA と H3K9me の関係性がハエにおいても存在していることが示唆されている．RITS がどのようにしてターゲット領域付近のヒストンに結合するかという問題があるが，上記のような small RNA とヒストン修飾の関係性について nascent transcript modelというモデルが提唱されている (図 6)．siRNA とAgo1，Chp1，Tas3 が結合することでRITS は形成される．RITS 内の siRNA が nascent transcript と相補対を形成することによって結合し，付近の H3K9me を持つヒストンに chromodomain を持つ Chp1 を利用して結合する．これらはさらにH3K9 のメチルトランスフェラーゼである CLRC によるH3K9 のメチル化を誘導し，正のフィードバックを形成する (Moazed, 2009)．この際，RITS がヒストンに結合せずに de novo なH3K9 のメチル化を CLRC の誘導によって開始できるかは分かっていない． 古くから DNA 複製の時にヒストンがランダムに分けられることは知られている．修飾されたヒストンが振り分けられながらその

修飾状態が世代を通して維持されているということから， クロマチンのエピジェネティックシグナ

ルは遺伝するということが分かる．この維持の方法については DNA メチル化に関連する方法を記述したが，他にも small RNA と協調して行われているモデルが提唱されている．H3K9me はChp1や Chp2，Swi6 といったタンパク質の結合サイトになるだけではなく，メチルトランスフェラーゼの Clr4 の結合サイトにもなる (Jenuwein and Allis, 2001)． これらが目印となり，DNA 複製後にヒストンの修飾状態を再構築することができると考えられている． しかし， 修飾に対する酵素結

合の親和性は全てを網羅的に再構築できるほど強くない． そこで nascent transcript によるヒストン修飾のサポートがエピジェネティック遺伝を可能なものとするということが提唱されている．

これら，small RNA とヒストン修飾の相互作用による転写制御のメカニズムはまだほとんど分かっておらず，解析が始められたばかりである．酵母では解析が特に進んでいるだけで，他の真核

生物ではほとんど進んでいない． しかし， 真核生物における転写後， 翻訳後修飾において， 核と

なる働きを持つと考えられている small RNA がヒストン修飾と連動して転写開始を制御するということは非常に興味深い． まだあまりこのような制御系は見つかっていないが，これから見つかっ

ていくだろう．そして，ヒストン修飾，DNA メチル化， small RNA の 3 つの制御メカニズムが高等生物において，どのように相互作用しているかということがこれからの生命科学における研究の

1 大テーマとなるであろう．

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図 6: nascent transcript model の概略図

nascent transcript model について示した．Pol II から生成される転写産物 (橙色) に相補的な small RNA (緑色) を持つ RITS 複合体が結合し，その周辺のヒストンに Chp1 を用いて結合する．その付近の領域に CLRC を誘導することで周辺のヒストンの修飾を開始する．

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