ヒストンNα末端修飾：尾の先端でのゲノム制御

Histone N-alpha terminal modifications: genome regulation at the tip of the tail.

• Christina Demetriadou
• Costas Koufaris
• Antonis Kirmizis

抄録

ヒストン蛋白質は、主に構造化されていない尾部だけでなく、球状ドメインにも多くのポスト（PTM）またはコ（CTM）修飾が施されています。何十年もの間、ヒストンの修飾に関する研究は、ほとんどの場合、内部アミノ酸残基の側鎖で起こる修飾の生物学的役割にのみ焦点が当てられてきました。対照的に、ヒストンの末端Nαアミノ基上の修飾は、非常に豊富であり、進化的に保存されているにもかかわらず、ほとんど見落とされてきました。このような見落としは、最近までこれらのマークは不活性と考えられていたためで、何の制御機能も果たしていませんでした。しかし、ここ数年、エビデンスの蓄積により、ヒストンのN末端先端に付加された化学的なマークの重要性が注目され、老化や発がんなどの重要な生物学的プロセスでの役割が明らかにされてきました。今後、これらの修飾がどのように制御され、クロマチンダイナミクスや転写などのDNAベースのプロセスに影響を与えるのか、その分子機構がさらに解明されることで、細胞生理学の制御やヒトの疾患への貢献など、新たな役割を果たしていることが期待されています。このレビューでは、Nα末端修飾（Nt）と内部修飾（In）の違いを明らかにし、既知のヒストンNtマークとそれに関連するヒストンN末端トランスフェラーゼ（NTT）の異なるタイプの概要を提供し、それらが遺伝子発現、クロマチン構造、細胞表現型を形成するためにどのように機能するかを探求する。

Histone proteins are decorated with numerous post-(PTMs) or co-(CTMs) translational modifications mainly on their unstructured tails, but also on their globular domain. For many decades research on histone modifications has been focused almost solely on the biological role of modifications occurring at the side-chain of internal amino acid residues. In contrast, modifications on the terminal N-alpha amino group of histones-despite being highly abundant and evolutionarily conserved-have been largely overlooked. This oversight has been due to the fact that these marks were being considered inert until recently, serving no regulatory functions. However, during the past few years accumulating evidence has drawn attention towards the importance of chemical marks added at the very N-terminal tip of histones and unveiled their role in key biological processes including aging and carcinogenesis. Further elucidation of the molecular mechanisms through which these modifications are regulated and by which they act to influence chromatin dynamics and DNA-based processes like transcription is expected to enlighten our understanding of their emerging role in controlling cellular physiology and contribution to human disease. In this review, we clarify the difference between N-alpha terminal (Nt) and internal (In) histone modifications; provide an overview of the different types of known histone Nt-marks and the associated histone N-terminal transferases (NTTs); and explore how they function to shape gene expression, chromatin architecture and cellular phenotypes.