keyword s - thaiscience · ให้นิยามค าว่า...

Thai J. Genet. 2011, 4(2) : 71-84

เอพเจเนตก-การควบคมเหนอล าดบดเอนเอ โชตกา หยกทองวฒนา ภาควชาชวเคม คณะวทยาศาสตร มหาวทยาลยเกษตรศาสตร กรงเทพฯ 10900 E-mail: [email protected] บทคดยอ

เอพเจเนตก (epigentic) คอ การแสดงออกของยน ทเปลยนแปลงไปโดยทไมมการเปลยนแปลงล าดบเบสของดเอนเอ กระบวนการเอพเจเนตกในพชมหลายๆ ประการ โดยมกระบวนการควบคมหลก คอ ดเอนเอเมทเลชน การดดแปรฮสโตน เชน ฮสโตนเมทเลชน ฮสโตนแอเซทเลชน รวมทงการปรบเปลยนโครงสรางของโครมาตน หรอโครมาตนรโมเดลลง ซงจะสงผลตอการแสดงออกของยน ควบคมการเจรญเตบโตและการเจรญพนธในพช ในบทความฉบบนจะกลาวถงการควบคมการแสดงออกของยนโดยเอพเจเนตกประเภทหลกทสามารถพบไดในพช รวมทงกลาวถงโปรตนทท าหนาทส าคญในกระบวนการควบคมการแสดงออกของยนโดยเอพเจเนตก ABSTRACT

Epigenetic refer to changes of gene expression without any change of the underlying DNA sequences. There are various mechanisms that plants utilize to control gene expression. The main regulation mechanisms are DNA methylation, histone modifications such as histone methylation, histone acetylation and changes of chromatin structure or chromatin remodeling. The alteration of gene expression influences plant growth, development and reproduction. In this review, regulation of gene expression via main epigenetic mechanisms and proteins involved in the epigenetic regulation will be described. ค าส าคญ: เอพเจเนตก, ดเอนเอเมทเลชน, ฮสโตนเมทเลชน, ฮสโตนแอเซทเลชน, โครมาตนรโมเดลลง

Keywords: epigenetic, DNA methylation, histone methylation, histone acetylation, chromatin remodeling เอพเจเนตกและการควบคมการแสดงออกของยน Conrad Waddington นกชววทยาชาวองกฤษ ไดใหนยามค าวา เอพเจเนตกส (epigenetics) ไววา “ศาสตรทางดานชววทยา วาดวยเรองการศกษาความสมพนธระหวางยนและผลตผลของยน ซงท าใหลกษณะตางๆ ของสงมชวตปรากฎขน” (Waddington, 1942) สวนค าวา เอพเจเนตก จะหมายความถง การเปลยนแปลงการแสดงออกของยน โดยไมมการเปลยนแปลงทล าดบเบสของดเอนเอ ซงการแสดงออกของยนทเปลยนแปลงไปนสามารถผนกลบได และสามารถถายทอดสรนลกรนหลานได (Bird, 2007) ควบคมการแสดงออกของยนโดยเอพเจเนตกนน มความสมพนธกบการเปลยนแปลงของการดดแปรทางเคมชนดตางๆ ทโครมาตน (chromatin) ซงอาจเรยกรวมๆ กนไดว า “การดดแปรทาง เอพ เ จ เนต ก (epigenetic modification)” เชน การเตมหมเมทล (methyl) ใหแกเบสบนสายดเอนเอ หรอการดดแปรโปรตนฮสโตน ผลของการดดแปรนเมอเกดขนรวมกบการท างานของเอนไซมในกลม chromatin remodeling complex จะชวยรกษาสมดลใหแกยน เพอใหยนมการแสดงออกอยางถกตองในระดบและระยะเวลาทเหมาะสม (Grewal and Jia, 2007; Yang and Kuroda, 2007; Zaratiegui et al., 2007) การควบคมการแสดงออกของยนโดยเอพเจเนตกน ถกคนพบในสงมชวตหลายชนด เชน ในยสตพบวามยนและดเอนเอหลายๆ บรเวณทถกควบคมดวยกระบวนการน เชน การไมแสดงออกของยนบรเวณ mating type loci (HML และ HMR), rDNA, telomeric repeat และ centromeric repeat (Buhler and Gasser, 2009) การเกด position-effect variegation

โชตกา หยกทองวฒนา Thai J. Genet. 2011, 4(2) : 71-84 72

(PEV) ในแมลงหว ซงคอการเปลยนแปลงการแสดงออกของยนโดยขนกบต าแหนงของยนในจโนม หากยนมต าแหนงอยใกลกบบรเวณเฮเทอโรโครมาตน (heterochromatin) ยนนนจะมการแสดงออกในระดบต าหรอไมมการแสดงออกเลย แตหากยนนนอยในบรเวณทเปนยโครมาตน (euchromatin) ยนจะสามารถแสดงออกได (Girton and Johansen, 2008) รวมถงการท าใหโครโมโซมเอกซเกดการไมแสดงออก (X-chromosome inactivation) ในสตวเลยงลกดวยนม (Wutz, 2011) ในพชนนไดมรายงานทเกยวกบการควบคมการแสดงออกของยน โดย เอพ เ จ เนตก เ ปนคร งแรกโดย Alexander Brink นกพนธศาสตร ชาวแคนาดา ในชวงทศวรรษท 1950 กลาวถงการควบคมการแสดงออกของยนในขาวโพดทเรยกวา พารามวเทชน (paramutation) ซงคอการแสดงออกของแอลลลของยนต าแหนงหนงในสภาวะเฮเทอโรไซกส (heterozygous) สามารถเ กดการเปลยนแปลงได โดยการควบคมของอกแอลลลของยนต าแหนงเดยวกน การแสดงออกของแอลลลทเปลยนแปลงไปน สามารถถายทอดสรนลกหลานได (Chandler, 2007) นอกจากนยงมการรายงานถงการควบคมการแสดงออกของยนทถายเขาสพชอกดวย โดยในครงแรกไดมการคนพบเหตการณนในตนพทเนยทไดรบการถายยน chalcone synthase (CHS) ซงถกควบคมดวยโปรโมเตอร 35S cauliflower mosaic virus (35SCaMV) เขาสตนพทเนยซงมกลบดอกสมวง วตถประสงคของการทดลองนเพอใ หยน CHS เกดการแสดงออกมากกวาปกตในตนพทเนยทไดรบการถายยน โดยกลมผวจยคาดหวงวาจะพบดอกพทเนยทมกลบดอกสเขมมากขนกวาเดม แตเมอคดเลอกพทเนยตนทไดรบการถายยนกลบพบวา ดอกพทเนยประมาณ 42% กลบมกลบดอกสขาวหรอสขาวผสมสมวง และตรวจพบวายน CHS ทใสเขาไปใหมนไมเกดการแสดงออก (gene silencing) ยงไปกวานนการทพบพทเนยทมดอกสขาว แสดงวายน CHS ซงมอยเดมในตนพทเนย กไมเกดการแสดงออกไปดวย ซงแสดงใหเหนวาการใสยน CHS เพมเขาไปในตนพทเนยทมยน CHS เดมอยแลวนน ไปกระตนและเหนยวน าใหยน CHS ทมอยเดมไมเกดการแสดงออกไปดวย

เหตการณนเรยกวา “co-suppression” (Napoli et al., 1990) การไมแสดงออกของยนในพชนน กลาวโดยรวมจะสามารถแบงการควบคมไดเปน 2 ระดบ คอ การไมแสดงออกของยนทระดบการถอดรหส (transcriptional gene silencing, TGS) และการไมแสดงออกของยนทระดบหลงการถอดรหส (post-transcriptional gene silencing, PTGS) อยางไรกดในปจจบนนเปนททราบกนดวา ทงสองกระบวนการนมความเกยวเนองและเชอมโยงกน โดยไมสามารถแบงแยกกนไดอยางชดเจน กระบวนการ TGS นนเกดขนเนองจากโครงสรางของโครมาตนอยในรปทขดกนอยางแนนหนา โดย TGS จะมความสมพนธกบการเกดดเอนเอเมทเลชน (DNA methylation) ซงพบมากทบรเวณโปรโมเตอรของยน รวมกบการดดแปรโปรตนฮสโตนอยางจ าเพาะ การไมแสดงออกของยนโดยกระบวนการ TGS นสามารถถายทอดสเซลลรนตอๆ ไปได ซงพบไดทงในการสบพนธแบบไมอาศยเพศและการสบพนธแบบอาศยเพศ นอกจากน TGS ยงท าหนาทควบคมการแสดงออกของยนทมในเซลลมาแตเดม (endogenous gene) และยนทไดรบการถายเขาไปใหม (transgene) อกดวย ตวอยางของการควบคมการไมแสดงออกของยนทมอยแตเดมในพช ไดแก การไมแสดงออกข อ ง ย น ค ว บ ค ม ก า ร ส ร า ง เ อ น ไ ซ ม phosphoribosylanthranilate isomerase (PAI) ซงเปนเอนไซมในวถการสงเคราะหกรดอะมโนทรปโทเฟน โดยในพชโมเดล Arabidopsis thaliana accession Wassilewskija (Ws) จะมยนสราง PAI ทงสน 4 ยนดวยกน (PAI1-4) ยนทง 4 น พบอยใน 3 ต าแหนงในจโนม เมอตรวจสอบการแสดงออกของยน จะพบวามเพยงยน PAI2 ทไมมการแสดงออก ซงเกดขนเนองจากบรเวณโปรโมเตอรของยน PAI2 มระดบดเอนเอเมทเลชนสง (Bender and Fink, 1995) ตวอยางของยนทมอยเดมในพชอกยนหนงทถกควบคมดวย TGS คอ ยน flowering wageningen (FWA) เมอตรวจสอบระดบดเอนเมทเลชนในทกๆ เนอเยอของพชพบวา ทบรเวณโปรโมเตอรของยน FWA จะมระดบดเอนเอเมทเลชนสง และมความสมพนธกบการไมแสดงออกของยน FWA แตในเอนโดสเปรม ยน FWA มการแสดงออกได และ


ระดบดเอนเอเมทเลชนพบอยในระดบทต ากวาในเนอเยอสวนอนๆ ของพช (Kinoshita et al., 2004) ในสวนของยนทมการถายเขาสพชนน ไดมการศกษาและพบวา การแสดงออกของยนเหลานมความสมพนธกบจ านวนของยนทเขาไปแทรกอยในจโนมของพช หากในจโนมของพชไดรบ transgene เขาไปเปนจ านวนมาก (มจ านวน copy number สง) ยนเหลานนมกจะเกดการไมแสดงออก ทงนยงพบความสมพนธกบระดบดเอนเอเมทเลชนอกดวยเชนกน กลาวคอ โดยสวนใหญแลวมกจะพบวายนทถายเขาสพชและไมแสดงออก จะมระดบดเอนเอเมทเลชนทบรเวณโปรโมเตอรสง เชน มการพบการแสดงออกทแตกตางกนของยน luciferase (LUC) ใน Arabidopsis สองตนทไดรบการถายยน LUC ทถกควบคมการแสดงออกภายใตโปรโมเตอร ubiquitin 3 (UBQ3) ตน LUC26 เปนตนทไดรบการถายยน LUC เขาไป 1 ชดในจโนม และมการแสดงออกของยนไดตามปกต ในขณะทตน LUC25 เปนตนทไดรบยน LUC มากกวา 1 ชด และมการไมแสดงออกของยน LUC เมอตรวจสอบระดบดเอนเอเมทเลชนทบรเวณโปรโมเตอร พบวาโปรโมเตอร UBQ3 ในตน LUC26 ไมมการเกดดเอนเอเมทเลชน ในขณะทตน LUC25 มระดบดเอนเอเมทเลชนอยสง (Yokthongwattana et al., 2010) ส าหรบการไมแสดงออกของยนโดยกระบวนการ PTGS มกจะมความสมพนธกบการสลาย mRNA อยางจ าเพาะ ในกรณนอตราการถอดรหสจะไมมการเปลยนแปลง เนองจากการควบคมนนเกดขนภายหลงจากทดเอนเอถกถอดรหสเปนสายอารเอนเออยางสมบรณแลว ในพชกระบวนการ PTGS ตองอาศยการสะสมของอารเอนเอขนาดเลก ซงมขนาดประมาณ 21-26 คเบส อารเอนเอเหลานเรยกวา เอสไออารเอนเอ (small interfering RNA หรอ siRNA) ซงถกสงเคราะหผานวถอารเอนเออนเทอรเฟยเรนซ (RNA interference หรอ RNAi) (Brodersen and Voinnet, 2006; Baulcombe, 2007) ในการควบคมการไมแสดงออกของยนโดย PTGS นนเชอกนวาจะไมสามารถถายทอดไปยงรนลกหลานได การดดแปรทางเอพเจเนตก (epigenetic modifications)

การดดแปรทางเอพ เจเนตกสามารถจ าแนกออกเปนชนดตางๆ ไดหลายชนด ซงในการดดแปรแตละประเภทนนตองอาศยการท างานของโปรตนชนดตางๆ ในบทความนจะกลาวถงโปรตนทท าหนาทส าคญในการดดแปรทางเอพเจเนตก 3 กลม ไดแก โปรตนทท าหนาทเกยวของกบการเกดดเอนเอเมทเลชน โปรตนทท าหนาทในการดดแปรโปรตนฮสโตน และโปรตนทท าหนาทในการเปลยนแปลงโครงสรางของโครมาตน โปรตนทท าหนาทเกยวของกบการเกดดเอนเอเมทเลชน ดเอนเอเมทเลชนเปนกระบวนการหลกทส าคญกระบวนการหนงในการควบคมการแสดงออกของยนโดยเอพเจเนตก ดเอนเอจะถกเตมหมเมทลทคารบอนต าแหนงท 5 ของเบสไซโทซน และไดผลตผลเปน 5-เมทลไซโทซน การเกดดเอนเอเมทเลชนเปนกระบวนการทมความอนรกษสง พบไดในสงมชวตหลากหลายชนด ตงแตเชอรา พช และสตวเลยงลกดวยนมชนดตางๆ (Selker et al., 2003; Bender, 2004, Goll and Bestor, 2005; Bernstein et al., 2007) ในสตวเลยงลกดวยนมนน การเกดดเอนเอเมทเลชนสวนมากมกจะพบการเตมหมเมทลทเบสไซโทซนในล าดบเบสทเปน CpG และพบไดนอยมากในล าดบเบสทเปน CpNpG และ CpNpN โดยท N คอ เบส A, C, G หรอ T ในขณะทในพชจะมความแตกตางจากสตวเลยงลกดวยนมอยางเหนไดชด กลาวคอ การเกดดเอนเอเมทเลชนจะพบมากทล าดบเบส CpG เชนกน แตจะพบการเกดดเอนเอเมทเลชนไดในระดบหนงทล าดบเบส CpNpG และ CpNpN (Bender, 2004) ทงนประมาณ 6-30% ของเบสไซโทซนในพชจะถกเตมหมเมทล ซงปรมาณของดเอนเอทมการเตมหมเมทลนจะขนอยกบชนดของพชดวย เชน Arabidopsis thaliana เบสไซโทซนประมาณ 19% จะถกเตมหมเมทล (Chen and Li, 2004) โดยสวนใหญแลวดเอนเอเมทเลชนจะพบมากบรเวณเฮเทอโรโครมาตน ซงเปนบรเวณทมยนทไมแสดงออกอยมาก แตอยางไรกตามประมาณหนงในสามของยนทมการแสดงออก กพบดเอนเอเมทเลชนไดดวยเชนกน (Zhang et al., 2006)


การเกดดเอนเอเมทเลชนนนแบงออกเปน 2 ชนด คอ การเตมหมเมทลเพออนรกษรปแบบของดเอนเอเมทเลชนไว หรอเรยกวา maintenance methylation และการเตมหมเมทลแบบใหม หรอ de novo methylation โดยมเ อ น ไ ซ ม ด เ อ น เ อ เ ม ท ล ท ร า น ส เ ฟ อ เ ร ส (DNA methyltransferase; DNA MTase) ทจ าเพาะท าหนาทเรงปฏ ก รยาแตละชนด การเ กดด เอน เอเมท เลชนแบบ maintenance จะเกดขนบนสายดเอนเอหลงจากทดเอนเอเกดการจ าลองตวหรอการซอมแซมดเอนเอ โดยมดเอนเอคสมสายหนงทมการเตมหมเมทลอยแลว เปนตนแบบในการเตมหมเมทลใหกบดเอนเออกสายหนง ซงเปนดเอนเอทถกจ าลองตวขนมาใหม จากกระบวนการนจงท าใหสงมชวตสามารถรกษารปแบบของการเตมหมเมทลในดเอนเอสายใหมได และท าใหรปแบบของการเตมหมเมทลนคงไวเชนเดม หลงจากการแบงเซลลแบบไมโทซสและไมโอซส ในขณะทการเตมหมเมทลแบบ de novo นน จะเปนการเตมหมเมทลใหกบดเอนเอทเบสไซโตซนในต าแหนงใหม โดยไมตองอาศยดเอนเอซงถกเตมหมเมทลอยแลวเปนตนแบบ การเกดดเอนเอเมทเลชนแบบน จะท าใหเกดรปแบบของดเอนเอทแตกตางไปจากเดม (Vanyushin and Ashapkin, 2011) เอนไซมดเอนเอเมทลทรานสเฟอเรสในพชถกจ าแนกออกไดเปน 4 กลม โดยอาศยลกษณะโครงสรางของเอนไซม และความคลายคลงของกรดอะมโนอนรกษในมอทฟ (motif) ตางๆ โดยเอนไซมทง 4 กลมน คอ methyltransferase 1 (MET1), domain-rearranged methyltransferase (DRM), chromomethylase (CMT) และ DNA methyltransferase 2 (Dnmt2) (Finnegan and Kovac, 2000; Zhang et al., 2010)

เอนไซมในกลม MET1 ท าหนาทเรงปฏกรยาดเอนเอเมทเลชนแบบ maintenance ทเบสไซโทซนในล าดบเบส CpG (Finnegan et al., 1996; Ronemus et al., 1996; Kankel et al., 2003; Saze et al., 2003) และทต าแหนงซงเปน CNG และ CNN ไดอกดวย (Lindroth et al., 2001) ในพชพนธกลายของยน MET1 และพช anti-sense MET1 นน จะมระดบการแสดงออกของยน MET1 ลดลง สงผลใหระดบดเอนเอเมทเลชนทเบส CpG ลดลงจากในพช wild type

เปนอยางมาก โดยเฉพาะบรเวณเซนโทรเมยร 5S rDNA repeats ทรานสโพซอน และล าดบเบสทมความคลายคลงกบทรานสโพซอน นอกจากนยงพบวา transgene ซงเกดการไมแสดงออกในพชทไดรบการถายยนนน สามารถกลบมาแสดงออกไดอกครงหนง ใน MET1 และการแสดงออกของยนน มความสมพนธกบการลดลงของระดบดเอนเอเมทเลชนทบรเวณ transgene (Vong et al., 1993; Finnegan et al., 1996; Ronemus et al., 1996; Kankel et al., 2003; Saze et al., 2003; Vaillant et al., 2008) เอนไซมในกลม DRM เปนเอนไซมทมความคลายคลงกบเอนไซม Dnmt3 ในสตวเลยงลกดวยนม (Cao et al., 2000; Cao and Jacobsen, 2002a) เอนไซม DRM2 เปนเอนไซมหลกในกลมของ DRM ใน Arabidopsis เอนไซมชนดน ท าหนาท ในกระบวนการด เอนเอเมทเลชนผานว ถ RNA-directed DNA methylation (RdDM) คอ การอาศยอารเอนเอขนาดเลกเปนตวน าเอนไซมไปยงต าแหนงท ตองเรงปฏกรยา (Cao and Jacobsen, 2002a; Cao and Jacobsen, 2002b; Cao et al., 2003) ส าหรบเอนไซมดเอนเอเมทลทรานสเฟอเรสในกลม CMT นน เปนเอนไซมทพบเฉพาะในพชเทานน โดยมเอนไซม CMT3 เปนเอนไซมหลกในกลมน เอนไซม CMT3 ท าหนาทเรงปฏกรยาดเอนเอเมทเลชนแบบ maintenance ทเบสไซโทซนในล าดบเบส CpNpG (Henikoff and Comai, 1998; Bartee et al., 2001; Pavlopoulou and Kossida, 2007) สวนเอนไซมในกลม Dnmt2 ในพชนนยงไมไดรบการศกษามากนก ดเอนเอเมทเลชนสามารถเกดการผนกลบได โดยการสญเสยหมเมทลทดเอนเอนเกดขนได 2 แบบดวยกน คอ การสญเสยหมเมทลแบบ passive demethylation และแบบ active demethylation ในการเกดดเอนเอเมทเลชนแบบ passive จะเกดขนเมอปฏกรยาเมทเลชนแบบ maintenance นนเกดขนไดไมสมบรณระหวางการจ าลองตวของดเอนเอ ในขณะทดเอนเอเมทเลชนแบบ active จะเปนการสญเสยหมเมทลทดเอนเอโดยอาศยการท างานของเอนไซม DNA glycosylase (Zhang et al., 2010) ใน Arabidopsis มยนส าหรบเอนไซม DNA glycosylase ทงสน 4 ยนดวยกน คอ repressor of silencing 1 (ROS1),


demeter (DME), demeter-like 2 (DML2) และ demeter-like 3 (DML3) (Zhu et al., 2007) จากการศกษาโดยเทคนคทางชวเคมพบวาเอนไซม DNA glycosylase ทง 4 ชนดใน Arabidopsis สามารถเรงปฏกรยาการตดหมเมทลแบบ active demethylation ออกจากเบสไซโทซนได โดยผานวถ base excision pathway ซงเปนปฏกรยาหนงทส าคญในการซอมแซมดเอนเอ (Gong et al., 2002; Agius et al., 2006; Gehring et al., 2006; Morales-Ruiz et al., 2006; Penterman et al., 2007; Zhu et al., 2007) เมอศกษาระดบดเอนเอเมทเลชนใน Arabidopsis ros1 สายพนธกลาย จะพบระดบดเอนเอเมทเลชนสงขนกวาระดบทพบใน wild type และพบความสมพนธระหวางระดบดเอนเอเมทเลชนทสงขน กบการเกดการไมแสดงออกของยนท transgene รวมทงยนบางยนทมอยแลวในพชกเกดการไมแสดงออกดวย (Gong et al., 2002; Zhu et al., 2007) สวนยน DME นนเกยวของกบการกระตนการแสดงออกของยน medea (MEA), fertilization independent seed 2 (FIS2) และ FWA ใน Arabidopsis (Choi et al., 2002; Kinoshita et al., 2004) โปรตนทท าหนาทในการดดแปรโปรตนฮสโตน

ฮสโตนเปนโปรตนองคประกอบทส าคญของโครมาตน โครงสรางของฮสโตนประกอบดวยโดเมนทเปนทรงกลมบรเวณสวนปลายดานคารบอกซ และปลายดานอะมโนซงมลกษณะเปนสายยาวยนออกจากนวคลโอโซม ปลายดานอะมโนของฮสโตนนนสามารถเกดการดดแปรภายหลงการแปลรหสได ตวอยางของการดดแปรทบรเวณปลายดานกรดอะมโนของฮสโตน ไดแก การเตมหมเมทล (methylation) การเตมหมแอเซทล (acetylation), การเตมหมฟอสเฟต (phosphorylation), การเตมยบควทน (ubiquitination) และการเตมน าตาลเอดพ -ไรโบส (ADP-ribosylation) (Jenuwein and Allis, 2001) การดดแปรฮสโตนสงผลตอลกษณะโครงสรางของนวคลโอโซม ใหอยในรปทเหมาะสมหรอไมเหมาะสมตอการถอดรหส ซงจะสงผลตอการควบคมการแสดงออกของยน (Strahl and Allis, 2000; Shilatifard, 2006; Kouzarides, 2007) การดดแปรโปรตนฮสโตนไดถกน าเสนอวาเปน “รหสฮสโตน” (histone code) ซงไดกลาวถง

การดดแปรฮสโตนวา รหสฮสโตนทแตกตางกนสงผลตอการถอดรหสแตกตางกนออกไป (Jenuwein and Allis, 2001; de la Cruz et al., 2005) ดงทกลาวมาแลวขางตนวา การดดแปรโปรตนฮสโตนนนมหลากหลายชนด แตในทนจะกลาวถงการดดแปรโปรตนฮสโตนโดยการเตมหมเมทลและหมแอเซทลเทานน

เอนไซมฮสโตนเมทลทรานสเฟอเรสและด

เมทเลส (histone methyltransferase และ demethylase) การเตมหมเมทลใหกบฮสโตนหรอฮสโตนเมทเลชน

น เกดขนไดทกรดอะมโนไลซน (K) หรอกรดอะมโนอารจนน (R) ทบรเวณปลายดานอะมโนของโปรตนฮสโตน โดยต าแหนงทสามารถเกดฮสโตนเมทเลชนคอทปลายดานอะมโนของฮสโตน H3 ต าแหนง K4, K9, K27, K36, K79 ต าแหนง R2, R8, R17, R26 และทปลายดานอะมโนของฮสโตน H4 ต าแหนง K20 และ R3 ในการเตมหมเมทลทกรดอะมโนไลซนสามารถเกดขนได 3 แบบดวยกน คอ เตมหมเมทลหนงหม (mono-methylation, me) เตมหมเมทลสองหม (di-methylation, me2) และเตมหมเมทลสามหม (tri-methylation, me3) ในขณะทการเตมหมเมทลทกรดอะมโนอารจนนจะเกดไดทงสน 3 แบบ คอ เตมหมเมทลหนงหม เ ต ม ห ม เ ม ท ล ส อ ง ห ม แ บ บ ส ม ม า ต ร (symmetric methylation) และเตมหมเมทลสองหมแบบไมสมมาตร (asymmetric methylation) (Kouzarides, 2007)

การเกดฮสโตนเมทเลชนมความสมพนธกบการถอดรหสของดเอนเอบรเวณนนๆ ตวอยางเชน ฮสโตนเมทเลชนทต าแหนงไลซน 9 ของฮสโตน H3 (H3K9me2) มความสมพนธกบยนทไมแสดงออก ในขณะทโครมาตนบรเวณทมยนซงมการถอดรหสมากๆ นน จะพบระดบของฮสโตนเมทเลชนทบรเวณฮสโตน H3 ต าแหนงไลซน 4 (H3K4me2) สง (Jenuwein and Allis, 2001) ความสมพนธระหวางฮสโตนเมทเลชนทต าแหนง H3K9 กบการไมแสดงออกของยนนนไดถกคนพบในยสต (Nakayama et al., 2001), Neurospora crassa (Tamaru and Selker, 2001), พช และสตวเลยงลกดวยนม (Peter et al., 2001)

เอนไซมฮสโตนเมทลทรานสเฟอเรส (histone methyltransferase, HMT) เรงปฏกรยาเมทเลชนทบรเวณ


ปลายอะมโนของฮสโตน เอนไซม HMT ชนดแรกทไดรบการจ าแนกนน ถกจ าแนกวาเปนโปรตนทมโดเมน SET (SET domain) ซงชอของ SET นนมาจากการทพบโดเมนนในโปรตน Drosophila suppressor of variegation (Su(var) 3-9) (Tschiersch et al., 1994; Rea et al., 2000), enhancer of Zeste (E(Z)), และ trithorax (Qian and Zhou, 2006) หลงจากนนโปรตนในกลม HMT จงไดรบการจ าแนกในสงมชวตชนดอนๆ เชน โปรตน Clr4p ใน S. pombe (Nakayama et al., 2001), Dim-5 ใน N. crassa (Tamaru et al., 2001), SUV39H1 และ SUV39H2 ในสตวเลยงลกดวยนม (O'Carroll et al., 2000; Rea et al., 2000) ใน Arabidopsis มยน 37 ยนทไดถกท านายวา เมอถกแปลรหสแลวจะใหโปรตนในกลมทมโดเมน SET (Baumbusch et al., 2001; Naumann et al., 2005; Ebbs and Bender, 2006) โดยเอนไซมฮสโตนเมทลทรานสเฟอเรสทได รบการศกษาอยางลกซงทสดใน Arabidopsis คอ เอนไซม Kryptonite (KYP/SUVH4) ซงเปนเอนไซมทสามารถเรงปฏกรยาฮสโตนเมทเลชนทต าแหนง H3K9 แบบ mono- และ di-methylation (Jackson et al., 2002; Malagnac et al., 2002; Jackson et al., 2004)

หมเมทลทปลายดานอะมโมของฮสโตนสามารถถกตดออกได โดยอาศยเอนไซมฮสโตนดเมทเลส (histone demethylase) เอนไซมฮสโตนดเมทเลสชนดแรกนนพบในสตวเลยงลกดวยนม คอ เอนไซม lysine-specific demethylase 1 (LSD1) (Shi et al., 2004) หลงจากนนจงไดมการศกษาและจ าแนกเอนไซมกลมนอกหลากหลายชนดในสงมชวตชนดอนๆ (Shi and Whetstine, 2007)

เอนไซมฮสโตนแอเซทลทรานสเฟอเรสและด

แอเซทลทรานสเฟอเรส (histone acetyltransferase and deacetyltransferase)

ฮสโตนแอเซทเลชนหรอการเตมหมแอเซทลทปลายอะมโนของฮสโตน จะเกดขนทกรดอะมโนไลซน การเตมหมแอเซทลน จะท าใหการจบกนของดเอนเอและฮสโตนนนเกดขนไดไมแนนหนาเทาเดม สงผลใหโครงสรางของโครมาตนเปลยนแปลงไป กลาวคอ การพนเกลยวของโครมาตนจะไมแนนเทาเดม โครมาตนอยในรปทคลายมากขน ท าให

โปรตนทเปนทรานสครปชนแฟกเตอร (transcription factor) รวมถงโปรตนชนดอนๆ เชน เอนไซมทเรงปฏกรยาการดดแปรโครมาตน หรอโปรตนในกลม chromatin remodeling complex สามารถเขาจบกบโครมาตนไดดขน เหตการณเหลานอาจสงผลใหยนมการแสดงออกเปลยนแปลงไป ซงโดยสวนมากแลวมกจะท าใหยนมระดบการแสดงออกสงขน นอกจากนฮสโตนทมการเตมหมแอเซทลสามารถท าหนาทในการสงเสรมใหโปรตนควบคม (regulatory protein) และทรานสครปชนแฟกเตอรชนดอนๆ มาจบยงดเอนเอบรเวณทมการเตมหมแอเซทลไดดวย โดยอาศยการจบกบโปรตนทสามารถจดจ าหมแอเซทลบนฮสโตน เชน โปรตนทม bromodomain (Mujtaba et al., 2007) ตามปกตแลวการเตมหมแอเซทลท ฮสโตนมกจะมความสมพนธกบการแสดงออกของยน ในขณะทการไมแสดงออกของยนจะเกยวเนองกบการเกดฮสโตนดแอเซทเลชน (histone deacetylation) หรอการตดหมแอเซทลออกจากปลายอะมโนของโปรตนฮสโตน (Jenuwein and Allis, 2001) เมอศ ก ษ า ด ว ย เ ท ค น ค อ ม ม โ น โ ล ค อ ล ไ ล เ ซ ช น (immunolocalization) ในนวเคลยสของ Arabidopsis แสดงใหเหนวาฮสโตน H4 ทถกเตมหมแอเซทลจะพบมากทบรเวณยโครมาตน และไมพบทบรเวณเฮเทอโรโครมาตน (Jasencakova et al., 2003; Probst et al., 2003) ซงแสดงใหเหนถงความสมพนธของยนทมการแสดงออกและไมแสดงออก กบการเตมหมเมทลทฮสโตน

ฮสโตนแอเซตทเลชนและดแอเซท เลชนเปนปฏกรยาทผนกลบได และสามารถเกดขนไดอยางรวดเรว ปฏกรยาทงสองนถกเรงปฏกรยาโดยเอนไซมฮสโตนแอเซทลทรานสเฟอเรส (histone acetyltransferase, HAT) และเอนไซมฮสโตนดแอเซทเลส (histone deacetylase, HDAC) ตามล าดบ โดยต าแหนงกรดอะมโนไลซน K9, K14, K18, K23, K56 ของฮสโตน H3 และ K5, K8, และ K12 ของฮสโตน H4 เปนต าแหนงทมการเตมหมแอเซทล (Kouzarides, 2007; Shahbazian and Grunstein, 2007) เอนไซม HAT นนถกแบงออกเปนกลมตางๆ โดยพจารณาจากแอเซทเลสโดเมนซงท าหนาทเรงปฏกรยาไดทงสน 4 กลมดวยกน คอ GNATs (Gcn5 N-acetyltransferase),


MYST, p300/CBP (CREB-binding proteins) และ nuclear receptor co-activator (Lee and Workman, 2007) สวนเอนไซม HDAC นนไดรบการจ าแนกออกเปนกลมใหญๆ ได 3 กลมดวยกน คอ RPD3 (reduced potassium dependency 3), HDA1 (histone deacetylase 1), และ Sir2 (silent information regulator 2) (Pandey et al., 2002)

ในจโนมของ Arabidopsis นนมยนส าหรบการสรางเอนไซม HAT อยางนอย 12 ยนและยนส าหรบการสรางเอนไซม HDAC ทงสน 18 ยนดวยกน (Pandey et al., 2002) โดยเอนไซม HAT สามารถแบงออกไดเปน 3 กลม คอ กลม general control non-derepressible (GCN5)-related N-terminal acetyltransferase (GCN5) กลม MYST (มาจาก MOZ, YbF2, Sas2, Tip60-like) กลม CREB-binding protein (CBP) และกลม TAF-II-250 (Kim et al., 2010) ส าหรบเอนไซมในกลม HDAC นนสามารถแบงออกเปนกลมยอยได 3 กลม คอ กลม RPD3/HDA1 กลม SIR2 และกลม HD2 ซงพบเฉพาะในพชเทานน ไดมการศกษาเพอตรวจสอบหนาทของยน รวมถงกจกรรมของเอนไซมเหลาน เชน AtHAC1 ท าหนาทเกยวของกบการควบคมระยะเวลาในการออกดอกของ Arabidopsis (Deng et al., 2007) โปรตนทมความคลายคลงกบยสต Gcn5 ใน Arabidopsis นนท าหนาทควบคมการแสดงออกของยนดวยแสง (Benhamed et al., 2006) การยบยงหรอลดระดบการแสดงออกของยน histone deacetylase 1 (HD1) โดย antisense HD1 สงผลใหพช antisense HD1 มระดบของฮสโตนซงถกเตมหมแอเซทลสงขน นอกจากนในพชดงกลาวจะพบการแสดงออกของยนบางยน ทแตเดมนนไมมการแสดงออกอกดวย (Tian and Chen, 2001; Tian et al., 2005) ในขณะทมวเทชนทยน AtHDA6 ใน Arabidopsis สงผลใหการควบคมการไมแสดงออกของ transgene และ rRNA ผดปกตไป โดยยนทงสองกลมนจะเกดการแสดงออกไดใน athad6 mutant (Murfett et al., 2001; Probst et al., 2004; Earley et al., 2006) โปรตนทท าหนาทในการเปลยนแปลงโครงสรางของโครมาตน (chromatin remodeling complex)

นอกเหนอไปจากการดดแปรทางเคมของดเอนเอและฮสโตน ซงสงผลตอการควบคมการแสดงออกของยนดงทไดกลาวมาขางตนแลวนน ลกษณะโครงสรางของโครมาตนทเปลยนแปลงไป กสงผลตอการแสดงออกของยนบรเวณนนไดเชนกน ซงการปรบเปลยนโครงสรางโครมาตนนตองอาศยโปรตนในกลมทเรยกวา ATP-dependent chromatin remodeling complex (Narlikar et al., 2002; Smith and Peterson, 2005; Reyes, 2006; van Vugt et al., 2007) ซงเปนโปรตนเชงซอนประกอบดวยโปรตนหนวยยอยหลายหนวย และตองอาศย ATP ในการท าปฏกรยา (Tsukiyama, 2002) โปรตนเชงซอนเหลานมความอนรกษสง เมอพจารณาจากมอทฟทมความอนรกษในหนวยยอยทเปน ATPase จะสามารถแบง ATP-dependent chromatin remodeling complex ออกเปนกลมได 4 กลม คอ SWI2/SNF2 (mating type switching 2/ sucrose nonfermenting 2), ISWI (imitation switch), Mi-2/CHD (chromodomain helicase DNA binding) และ INO80 (inositol auxotroph 80) (Eberharter and Becker, 2004; Smith and Peterson, 2005) นอกจากนยงพบโดเมนซงท าหนาทจดจ าการดดแปรฮสโตนชนดตางๆ ในเอนไซม ATPase แตละกลม ดงน ATPase ในกลม SWI2/SNF2 จะพบ bromodomain ทสามารถจดจ าไลซนทมการเตมหมแอเซทล (Narlikar et al., 2002; Hassan et al., 2007; van Vugt et al., 2007) สวนกลม ISWI นนจะพบโดเมน SANT (Swi3, Ada2, N-Cor, และ TFIIIB) และ SLIDE (SANT-Like ISWI Domain) ในหนวยยอย ATPase ซงโดเมนเหลาน ไดถกท านายวา สามารถจบกบปลายดานอะมโนของฮสโตนได (Boyer et al., 2004; Dang and Bartholomew, 2007; Horton et al., 2007) ส าหรบ chromodomain จะพบใน ATPase ของ โปรต น เ ช ง ซ อนกล ม Mi-2/CHD chromodomain นสามารถจบกบฮสโตนซงถกเตมหมเมทลได (Hall and Georgel, 2007; Marfella and Imbalzano, 2007; Kunert and Brehm, 2009) และกลมสดทาย คอ ATPase ของโปรตนเชงซอนกลม INO80 จะพบโดเมน DBINO ซงคาดวานาจะสามารถจบดเอนเอได (Bakshi et al., 2004) ไดมการศกษาถงหนาทของโปรตนในกลมของ


chromatin remodeling complex ในพชเชนกน โดยโปรตนเหลานมหนาทเ กยวของกบการเจรญของพช ตงแตการพฒนาของเนอเยอเจรญ ระยะเวลาการออกดอก รวมไปถงการตอบสนองตอสภาวะแวดลอมจากภายนอก (Jarillo et al., 2009) ตวอยางเชน โปรตน ATBRM จ าเปนส าหรบการพฒนาวงดอก เนองจากสงผลตอการแสดงออกของยนในกลม floral homeotic gene ใน Arabidopsis ทมการกลายของยน AtCHR12 ซงเปนโปรตนในกลม SWI2/SNF2 นน พบวาพชมการเจรญเตบโตไดเหมอนพช wild type ในสภาวะเพาะเลยงตามปกต แตเปนทนาสนใจวา AtCHR12 นนสามารถเจรญเตบโตไดดกวาพช wild type ภายใตสภาวะเครยดจากความแลงและความรอน (Mylne et al., 2007) กระบวนการควบคมการแสดงออกของยนโดยเอพเจเนตกน มความเกยวของกบกระบวนการตางๆ หลายกระบวนการในพช เชน การเจรญของพช การพฒนาทงในระยะการเจรญของล าตนและระยะการพฒนาของดอก รวมไปถ ง กา รตอบสนองของพ ช อย า ง รวด เ ร ว ต อกา รเปลยนแปลงของสภาวะแวดลอมในการปลก ดงนนการศกษาถงหนาทของยนและโปรตนทท าหนาทส าคญในการดดแปรทางเอพเจเนตกน จะท าใหเขาใจถงกระบวนการตางๆ เหลานไดอยางลกซงยงขน เอกสารอางอง Agius, F., Kapoor, A. and Zhu, J.K. 2006. Role of the

Arabidopsis DNAglycosylase/lyase ROS1 in active DNA demethylation. Proc Natl Acad Sci USA 103: 11796–11801.

Bakshi, R., Prakash, T., Dash, D. and Brahmachari, V. 2004. In silico characterization of the INO80 subfamily of SWI2/SNF2 chromatin remodeling proteins. Biochem Biophys Res Commun 320: 197–204.

Bartee, L., Malagnac, F. and Bender, J. 2001. Arabidopsis cmt3 chromomethylase mutations block non-CG methylation and silencing of an endogenous gene. Genes Dev 15: 1753-8.

Baulcombe, D.C. 2007. Molecular biology: Amplified silencing. Science 315: 199–200.

Baumbusch, L.O., Thorstensen, T., Krauss, V., Fischer, A., Naumann, K., Assalkhou, R., Schulz, I., Reuter, G. and Aalen, R.B. 2001. The Arabidopsis thaliana genome contains at least 29 active genes encoding SET domain proteins that can be assigned to four evolutionarily conserved classes. Nucleic Acids Res 29: 4319–4333.

Bender, J. 2004. DNA methylation and epigenetics. Annu Rev Plant Biol 55: 41–68. Bender, J. and Fink, G.R. 1995. Epigenetic control of

an endogenous gene family is revealed by a novel blue fluorescent mutant of Arabidopsis. Cell 83: 725–734.

Benhamed, M., Bertrand, C., Servet, C. and Zhou, D.X. 2006. Arabidopsis GCN5, HD1, and TAF1/HAF2 interact to regulate histone acetylation required for light-responsive gene expression. Plant Cell 18: 2893–2903.

Bernstein, B.E., Meissner, A. and Lander, E.S. 2007. The mammalian epigenome. Cell 128: 669–681.

Bird, A. 2007. Perception of epigenetics. Nature 447: 396–398. Boyer, L.A., Latek, R.R. and Peterson, C.L. 2004. The

SANT domain: a unique histone-tail-binding module? Nat Rev Mol Cell Biol 5: 158–163.

Brodersen, P. and Voinnet, O. 2006. The diversity of RNA silencing pathways in plants. Trends Genet 22: 268–280.

Buhler, M. and Gasser, S.M. 2009. Silent chromatin at the middle and ends: lessons from yeasts. EMBO J. 28: 2149–2161.


Cao, X., Springer, N.M., Muszynski, M.G., Phillips, R.L., Kaeppler, S. and Jacobsen S.E. 2000. Conserved plant genes with similarity to mammalian de novo DNA methyltransferases. Proc Natl Acad Sci USA 97: 4979–4984.

Cao, X. and Jacobsen, S.E. 2002a. Role of the Arabidopsis DRM methyltransferases in de novo DNA methylation and gene silencing. Curr Biol 12: 1138–1144.

Cao, X. and Jacobsen, S.E. 2002b. Locus-specific control of asymmetric and CpNpG methylation by the DRM and CMT3 methyltransferase genes. Proc Natl Acad Sci USA 99 Suppl 4: 16491–16498.

Cao, X., Aufsatz, W., Zilberman, D., Mette, M.F., Huang, M.S., Matzke, M. and Jacobsen, S.E. 2003. Role of the DRM and CMT3 methyltransferases in RNA-directed DNA methylation. Curr Biol 13: 2212–2217.

Chandler, V.L. 2007. Paramutation: from maize to mice. Cell 128: 641–645.

Chen, T. and Li, E. 2004. Structure and function of eukaryotic DNA methyltransferases. Curr. Top. Dev. Biol. 60: 55–89.

Choi, Y., Gehring, M., Johnson, L., Hannon, M., Harada, J.J., Goldberg, R.B., Jacobsen, S.E. and Fischer, R.L. 2002. DEMETER, a DNA glycosylase domain protein, is required for endosperm gene imprinting and seed viability in Arabidopsis. Cell 110: 33–42.

Dang, W.W. and Bartholomew, B. 2007. Domain architecture of the catalytic subunit in the ISW2-nucleosome complex Mol Cell Biol. 27: 8306–8317.

de la Cruz, X., Lois, S., Sanchez-Molina, S. and Martinez-Balbas, M.A. 2005. Do protein motifs read the histone code? Bioessays 27: 164–175.

Deng, W., Liu, C., Pei, Y., Deng, X., Niu, L. and Cao, X. 2007. Involvement of the histone acetyltransferase AtHAC1 in the regulation of flowering time via repression of FLC in Arabidopsis. Plant Physiol. 143: 1660–1668.

Earley, K., Lawrence, R.J., Pontes, O., Reuther, R., Enciso, A.J., Silva, M., Neves, N., Gross, M., Viegas, W. and Pikaard, C.S. 2006. Erasure of histone acetylation by Arabidopsis HDA6 mediates large-scale gene silencing in nucleolar dominance. Genes Dev 20: 1283–1293.

Ebbs, M.L. and Bender, J. 2006. Locus-specific control of DNA methylation by the Arabidopsis SUVH5 histone methyltransferase. Plant Cell 18: 1166–1176.

Eberharter, A. and Becker, P.B. 2004. ATP-dependent nucleosome remodelling: factors and functions. J Cell Sci 117: 3707–3711.

Finnegan, E.J., Peacock, W.J. and Dennis, E.S. 1996. Reduced DNA methylation in Arabidopsis thaliana results in abnormal plant development. Proc Natl Acad Sci USA 93: 8449-8454.

Finnegan, E.J. and Kovac, K.A. 2000. Plant DNA methyltransferases. Plant Mol Biol. 43: 189–201.

Gehring, M., Huh, J.H., Hsieh, T.F., Penterman, J., Choi, Y., Harada, J.J., Goldberg, R.B. and Fischer, R.L. 2006. DEMETER DNA glycosylase establishes MEDEA polycomb gene self-imprinting by allele-specific demethylation. Cell 124: 495–506.


Girton, J.R. and Johansen, K.M. 2008. Chromatin structure and the regulation of gene expression: the lessons of PEV in Drosophila. Adv. Genet. 61: 1–43.

Goll, M.G. and Bestor, T.H. 2005. Eukaryotic cytosine methyltransferases. Annu Rev Biochem 74: 481–514.

Gong, Z., Morales-Ruiz, T., Ariza, R.R., Roldan-Arjona, T., David, L. and Zhu, J.K. 2002. ROS1, a repressor of transcriptional gene silencing in Arabidopsis, encodes a DNA glycosylase/lyase. Cell 111: 803–814.

Grewal, S.I. and Jia, S. 2007. Heterochromatin revisited. Nat Rev Genet 8: 35–46.Hall, J.A. and Georgel, P.T. 2007. CHD proteins: a diverse family with strong ties. Biochem Cell Biol 85: 463–476.

Hassan, A.H., Awad, S., Al-Natour, Z., Othman, S., Mustafa, F. and Rizvi, T.A. 2007. Selective recognition of acetylated histones by bromodomains in transcriptional co-activators. Biochem J 402: 125–133.

Henikoff, S. and Comai, L. 1998. A DNA methyltransferase homolog with a chromodomain exists in multiple polymorphic forms in Arabidopsis. Genetics 149: 307-318.

Horton, J.R., Elgar, S.J., Khan, S.I., Zhang, X., Wade, P.A. and Cheng, X. 2007. Structure of the SANT Domain from the Xenopus Chromatin Remodeling Factor ISWI. Proteins 67: 1198–1202.

Jackson, J.P., Lindroth, A.M., Cao, X. and Jacobsen, S.E. 2002. Control of CpNpG DNA methylation by the KRYPTONITE histone H3 methyltransferase. Nature 416: 556–560.

Jackson, J.P., Johnson, L., Jasencakova, Z., Zhang, X., PerezBurgos, L., Singh, P.B., Cheng, X., Schubert, I., Jenuwein, T. and Jacobsen, S.E. 2004. Dimethylation of histone H3 lysine 9 is a critical mark for DNA methylation and gene silencing in Arabidopsis thaliana. Chromosoma 112: 308–315.

Jarillo, J.A., Pineiro, M., Cubas, P. and Martinez-Zapater, J.M. 2009. Chromatin remodeling in plant development. Int. J. Dev.Biol. 53: 1581–1596.

Jasencakova, Z., Soppe, W.J., Meister, A., Gernand, D., Turner, B.M. and Schubert, I. 2003. Histone modifications in Arabidopsis- high methylation of H3 lysine 9 is dispensable for constitutive heterochromatin. Plant J 33: 471–480.

Jenuwein, T. and Allis, C.D. 2001. Translating the histone code. Science 293: 1074–1080.

Kankel, M.W., Ramsey, D.E., Stokes, T.L., Flowers, S.K., Haag, J.R. and Jeddeloh, J.A. 2003. Arabidopsis MET1 cytosine methyltransferase mutants. Genetics 163: 1109–1122.

Kim, J.-M., To, T.K., Nishioka, T. and Seki, M. 2010. Chromatin regulation functions in plant abiotic stress responses. Plant Cell Environ. 33: 604–611.

Kinoshita, T., Miura, A., Choi, Y., Kinoshita, Y., Cao, X., Jacobsen, S.E., Fischer, R.L. and Kakutani, T. 2004. One-way control of FWA imprinting in Arabidopsis endosperm by DNA methylation. Science 303: 521–523.

Kouzarides, T. 2007. Chromatin modifications and their function. Cell 128: 693–705.

Kunert, N. and Brehm, A. 2009. Novel Mi-2 related ATP-dependent chromatin remodelers. Epigenetics 4: 209–211.


Lee, K.K. and Workman, J.L. 2007. Histone acetyltransferase complexes: one size doesn't fit all. Nat Rev Mol Cell Biol 8: 284–295.

Lindroth, A.M., Cao, X., Jackson, J.P., Zilberman, D., McCallum, C.M., Henikoff, S. and Jacobsen, S.E. 2001. Requirement of CHROMOMETHYLASE3 for maintenance of CpXpG methylation Science 292: 2077–2080.

Malagnac, F., Bartee, .L and Bender, J. 2002. An Arabidopsis SET domain protein required for maintenance but not establishment of DNA methylation. Embo J 21: 6842–6852.

Marfella, C.G.A. and Imbalzano, A.N. 2007. The Chd family of chromatin remodelers. Mutat Res 618: 30–40.

Morales-Ruiz, T., Ortega-Galisteo, A.P., Ponferrada-Marin, M.I., Martinez-Macias, M.I., Ariza, R.R. and Roldan-Arjona, T. 2006. DEMETER and REPRESSOR OF SILENCING 1 encode 5-methylcytosine DNA glycosylases. Proc Natl Acad Sci USA 103: 6853–6858.

Mujtaba, S., Zeng, L. and Zhou, M.M. 2007. Structure and acetyl-lysine recognition of the bromodomain. Oncogene 26: 5521–557.

Murfett, J., Wang, X.J., Hagen, G. and Guilfoyle, T.J. 2001. Identification of Arabidopsis histone deacetylase HDA6 mutants that affect transgene expression. Plant Cell 13: 1047–1061.

Mylne, J.S., Nap, J.P. and Bisseling, T. 2007. The SWI/SNF chromatin remodeling gene AtCHR12 mediates temporary growth arrest in Arabidopsis thaliana upon perceiving environmental stress. Plant J. 51: 874–885.

Nakayama, J., Rice, J.C., Strahl, B.D., Allis, C.D. and Grewal, S.I. 2001. Role of histone H3 lysine 9

methylation in epigenetic control of heterochromatin assembly. Science 292: 110–113.

Napoli, C., Lemieux, C., and Jorgensen, R. 1990. Introduction of a chimeric chalcone synthase gene into petunia results in reversible co-suppression of homologous genes in trans. Plant Cell 2: 279–289.

Narlikar, G.J., Fan, H.Y. and Kingston, R.E. 2002. Cooperation between complexes that regulate chromatin structure and transcription. Cell 108: 475–487.

Naumann, K., Fischer, A., Hofmann, I., Krauss, V., Phalke, S., Irmler, K., Hause, G., Aurich, A.C., Dorn, R., Jenuwein, T. and Reuter, G. 2005. Pivotal role of AtSUVH2 in heterochromatic histone methylation and gene silencing in Arabidopsis. Embo J 24: 1418–1429.

O'Carroll, D., Scherthan, H., Peters, A.H., Opravil, S., Haynes, A.R., Laible, G., Rea, S., Schmid, M., Lebersorger, A., Jerratsch, M., Sattler, .L, Mattei, M.G., Denny, P., Brown, S.D., Schweizer, D. and Jenuwein, T. 2000. Isolation and characterization of Suv39h2, a second histone H3 methyltransferase gene that displays testis-specific expression. Mol Cell Biol 20: 9423–9433.

Pandey, R., Muller, A., Napoli, C.A., Selinger, D.A., Pikaard, C.S., Richards, E.J., Bender, J., Mount, D.W. and Jorgensen, R.A. 2002. Analysis of histone acetyltransferase and histone deacetylase families of Arabidopsis thaliana suggests functional diversification of chromatin modification among multicellular eukaryotes. Nucleic Acids Res 30: 5036–5055.


Pavlopoulou, A. and Kossida, S. 2007. Plant cytosine-5 DNA methyltransferases: structure, function, and molecular evolution. Genomics 90: 530–541.

Penterman, J., Zilberman, D., Huh, J.H., Ballinger, T., Henikoff, S. and Fischer, R.L. 2007. DNA demethylation in the Arabidopsis genome. Proc Natl Acad Sci USA 104: 6752–6757.

Peters, A.H., O'Carroll, D., Scherthan, H., Mechtler, K., Sauer, S. and Schofer, C. 2001. Loss of the Suv39h histone methyltransferases impairs mammalian heterochromatin and genome stability. Cell 107: 323–337.

Probst, A.V., Fransz, P.F., Paszkowski, J. and Scheid, O.M. 2003. Two means of transcriptional reactivation within heterochromatin. Plant J 33: 743–749.

Probst, A.V., Fagard, M., Proux, F., Mourrain, P., Boutet, S., Earley, K., Lawrence, R.J., Pikaard, C.S., Murfett, J., Furner, I., Vaucheret, H. and Mittelsten Scheid, O. 2004. Arabidopsis histone deacetylase HDA6 is required for maintenance of transcriptional gene silencing and determines nuclear organization of rDNA repeats. Plant Cell 16: 1021–1034.

Qian, C. and Zhou, M.M. 2006. SET domain protein lysine methyltransferases: Structure, specificity and catalysis. Cell Mol Life Sci 63: 2755–2763.

Rea, S., Eisenhaber, F., O'Carroll, D., Strahl, B.D., Sun, Z.W., Schmid, M., Opravil, S., Mechtler, K., Ponting, C.P., Allis, C.D. and Jenuwein, T. 2000. Regulation of chromatin structure by site-specific histone H3 methyltransferases. Nature 406: 593–599.

Reyes, J.C. 2006. Chromatin modifiers that control plant development. Curr Opin Plant Biol 9: 21–27.

Ronemus, M.J., Galbiati, M., Ticknor, C., Chen, J. and Dellaporta, S.L. 1996. Demethylation induced developmental pleiotropy in Arabidopsis. Science 273: 654–657.

Saze, H., Scheid, O.M. and Paszkowski, J. 2003. Maintenance of CpG methylation is essential for epigenetic inheritance during plant gametogenesis. Nat Genet 34: 65–69.

Selker, E.U., Tountas, N.A., Cross, S.H., Margolin, B.S., Murphy, J.G., Bird, A.P. and Freitag, M. 2003. The methylated component of the Neurospora crassa genome. Nature 422: 893–897.

Shahbazian, M.D. and Grunstein, M. 2007. Functions of site-specific histone acetylation and deacetylation. Annu Rev Biochem 76: 75–100.

Shilatifard, A. 2006. Chromatin modifications by methylation and ubiquitination: implications in the regulation of gene expression. Annu Rev Biochem 75: 243–269.

Shi, Y., Lan, F., Matson, C., Mulligan, P., Whetstine, J.R., Cole, P.A. and Casero, R.A. 2004. Histone demethylation mediated by the nuclear amine oxidase homolog LSD1. Cell 119: 941–953.

Shi, Y. and Whetstine, J.R. 2007. Dynamic regulation of histone lysine methylation by demethylases. Mol Cell 25: 1–14.

Smith, C.L. and Peterson, C.L. 2005. ATP-dependent chromatin remodeling. Curr Top Dev Biol 65: 115–148.

Strahl, B.D. and Allis, C.D. 2000. The language of covalent histone modifications. Nature 403: 41–45.


Tamaru, H. and Selker, E.U. 2001. A histone H3 methyltransferase controls DNA methylation in Neurospora crassa. Nature 414: 277–283.

Tian, L. and Chen, Z.J. 2001. Blocking histone deacetylation in Arabidopsis induces pleiotropic effects on plant gene regulation and development. Proc Natl Acad Sci USA 98: 200–205.

Tian, L., Fong, M.P., Wang, J.J., Wei, N.E., Jiang, H., Doerge, R.W. and Chen, Z.J. 2005. Reversible histone acetylation and deacetylation mediate genomewide, promoter-dependent and locus-specific changes in gene expression during plant development. Genetics 169: 337–345.

Tschiersch, B., Hofmann, A., Krauss, V., Dorn, R., Korge, G. and Reuter, G. 1994. The protein encoded by the Drosophila position-effect variegation suppressor gene Su(var)3-9 combines domains of antagonistic regulators of homeotic gene complexes. Embo J 13: 3822–3831.

Tsukiyama, T. 2002. The in vivo functions of ATP-dependent chromatin-remodelling factors. Nat Rev Mol Cell Biol 3: 422–429.

Vaillant, I., Tutois, S., Jasencakova, Z., Douet, J., Schuber,t I. and Tourmente, S. 2008. Hypomethylation and hypermethylation of the tandem repetitive 5S rRNA genes in Arabidopsis. Plant J 54: 299–309.

van Vugt, J.J., Ranes, M., Campsteijn, C. and Logie, C. 2007. The ins and outs of ATP-dependent chromatin remodeling in budding yeast: Biophysical and proteomic perspectives. Biochim Biophys Acta 1769: 153–171.

Vanyushin, B.F. and Ashapkin, VV. 2011. DNA methylation in higher plants: past, present and future. Biochim Biophys Acta 1809: 360–368.

Vongs, A., Kakutani, T., Martienssen, R.A. and Richards, E.J. 1993. Arabidopsis thaliana DNA methylation mutants. Science 260: 1926–1928.

Waddington, C. 1942. The epigenotype. Endeavour 1: 18–20. Wutz, A. 2011. Gene silencing in X-chromosome

inactivation: advances in understanding facultative heterochromatin formation. Nat. Rev. Genet. 12: 542–553.

Yang, P.K. and Kuroda, M.I. 2007. Noncoding RNAs and intranuclear positioning in monoallelic gene expression. Cell 128: 777–786.

Yokthongwattana, C., Bucher, E., Caikovski, M., Vaillant, I., Nicolet, J., Mittelsten Scheid, M. and Paszkowski, J. 2010. MOM1 and Pol-IV/V interactions regulate the intensity and specificity of transcriptional gene silencing. EMBO J. 29: 340–351.

Zaratiegui, M., Irvine, D.V. and Martienssen, R.A. 2007. Noncoding RNAs and gene silencing. Cell 128: 763–776.

Zhang, X., Yazaki, J., Sundaresan, A., Cokus, S., Chan, S.W., Chen, H., Henderson, I.R., Shinn, P., Pellegrini, M., Jacobsen, S.E. and Ecker, J.R. 2006. Genome-wide high-resolution mapping and functional analysis of DNA methylation in Arabidopsis. Cell 126: 1189–1201.

Zhang, M., Kimatu, J.N., Xu, K. and Lui, B. 2010. DNA cytosine methylation in plant development. J. Genet. Genomics 37: 1–12.

Zhu, J., Kapoor, A., Sridhar, VV., Agius, F. and Zhu, J.K. 2007. The DNA glycosylase/lyase ROS1


functions in pruning DNA methylation patterns in Arabidopsis. Curr. Biol. 17: 54–59.

keyword s - thaiscience · ให้นิยามค าว่า...

Documents