组蛋白乙酰化／去乙酰化作用与真核基因转录调控

核小体组蛋白的翻译后修饰是真核基因转录调控中的关键步骤。对于组蛋白的这类修饰方式 ,近年来研究最为活跃的是组蛋白Ｎ末端区域保守的Ｌｙｓ上ε ＮＨ 3 的乙酰化作用。随着各种组蛋白乙酰化酶 /去乙酰化酶被克隆、鉴定 ,组蛋白乙酰化 /去乙酰化作用与真核基因转录调控之间的关系也开始逐步得以阐明。1 .真核转录相关的组蛋白乙酰化酶和组蛋白去乙酰化酶1 .1　组蛋白乙酰化酶 (ｈｉｓｔｏｎｅａｃｅｔｙｌｔｒａｎｓ ｆｅｒａｓｅ ,ＨＡＴ)　　核小体组蛋白中Ｎ末端区域上保守的Ｌｙｓ的乙酰化是染色质具有转录活性的标志之一。在组蛋白…     

酿酒酵母组蛋白乙酰化修饰及其对基因表达的调控

真核生物核小体组蛋白修饰引起染色质重塑(Chromatin remodeling)是表观遗传的重要调控机制.乙酰化修饰(Acetylation modification)是其中一种重要的方式.组蛋白乙酰化修饰位点集中在各种组蛋白N末端赖氨酸残基上.细胞内存在功能拮抗的多种乙酰基转移酶和去乙酰化酶,二者相互竞争,共同调节组蛋白的乙酰化状态,通过影响核小体结构的致密性,并在多种效应分子的参与下,实现对基因的表达调控.以真核模式生物酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)为对象,综述乙酰基转移酶和去乙酰化酶的种类、作用特点以及其基因调控的分子机制等方面的最新研究进展.     

组蛋白去乙酰化酶4与人类疾病北大核心CSCD

组蛋白去乙酰化酶4(histone deacetylase 4,HDAC4)是一类依赖锌的去乙酰化酶,属于Ⅱ类组蛋白去乙酰化酶(histone deacetylases,HDACs),主要具有去乙酰化酶的活性。HDAC4由去乙酰化酶结构域发挥去乙酰化酶的作用,还具有核定位序列和核输出序列,通过转录后与翻译后水平的修饰可在细胞核和细胞质之间穿梭,进而参与多种调节过程。近年来的研究发现,HDAC4可参与基因的转录调控、细胞凋亡、代谢等诸多生物进程,在多种疾病的发生发展中发挥重要作用。本文主要从HDAC4的结构、去乙酰作用、自身的修饰及其在核浆中的穿梭作用对其进行概述,同时对其在骨关节炎、心血管疾病、肌萎缩性侧索硬化症等不同疾病中的作用、相关的分子机制及组蛋白抑制剂在肿瘤中的应用等方面的研究进展进行综述。     

组蛋白去乙酰化酶4与人类疾病

组蛋白去乙酰化酶4（histone deacetylase 4,HDAC4）是一类依赖锌的去乙酰化酶,属于Ⅱ类组蛋白去乙酰化酶（histone deacetylases,HDACs）,主要具有去乙酰化酶的活性。HDAC4由去乙酰化酶结构域发挥去乙酰化酶的作用,还具有核定位序列和核输出序列,通过转录后与翻译后水平的修饰可在细胞核和细胞质之间穿梭,进而参与多种调节过程。近年来的研究发现,HDAC4可参与基因的转录调控、细胞凋亡、代谢等诸多生物进程,在多种疾病的发生发展中发挥重要作用。本文主要从HDAC4的结构、去乙酰作用、自身的修饰及其在核浆中的穿梭作用对其进行概述,同时对其在骨关节炎、心血管疾病、肌萎缩性侧索硬化症等不同疾病中的作用、相关的分子机制及组蛋白抑制剂在肿瘤中的应用等方面的研究进展进行综述。     

组蛋白乙酰化与癌症

由于组蛋白被修饰所引起的染色质结构的改变,在真核生物基因表达调控中发挥着重要的作用,这些修饰主要包括甲基化、乙酰化、磷酸化和泛素化等,其中组蛋白乙酰化尤为重要.组蛋白乙酰转移酶（HAT）和组蛋白去乙酰化酶（HDAC）参与决定组蛋白乙酰化状态.HAT通常作为多亚基辅激活物复合体的一部分,催化组蛋白乙酰化,导致染色质结构的松散、激活转录;而HDAC是多亚基辅抑制物复合体的一部分,使组蛋白去乙酰化,导致染色质集缩,并抑制基因的转录. 编码这些酶的基因染色体易位易于导致急性白血病的发生.另一方面,已经确定了一些乙酰化修饰酶的基因在染色体上的位置,它们尤其倾向定位于染色体的断裂处.综述了HAT和HDAC参与的组蛋白乙酰化与癌症发生之间关系的最新进展,以期进一步阐明组蛋白乙酰化修饰酶的生物学功能以及它们在癌症发生过程中的作用.     

组蛋白去乙酰化酶11的免疫调控功能及其在免疫相关疾病中的作用研究进展

组蛋白乙酰化是一种重要的表观遗传修饰,受到组蛋白乙酰转移酶和组蛋白去乙酰化酶的动态调节。组蛋白去乙酰化酶11 (histone deacetylases 11, HDAC11)是IV类HDAC的唯一成员,能够催化组蛋白和非组蛋白赖氨酸残基去乙酰化并具有去脂酰化活性。HDAC11与免疫细胞的成熟、分化和功能密切相关,多数研究显示HDAC11通过负调控IL-10和上调促炎细胞因子发挥免疫激活作用,但HDAC11也负调控中性粒细胞和T细胞的功能,发挥免疫抑制作用。最近报道HDAC11在炎症反应、肿瘤免疫、移植免疫、自身免疫疾病中发挥重要作用,是免疫治疗的重要靶点。该文就HDAC11的生物学特性、免疫调控功能、在免疫相关性疾病中的作用及其抑制剂开发的最新研究进展作一综述。     

组蛋白去乙酰化酶抑制剂诱导肿瘤细胞凋亡的机制

组蛋白去乙酰化酶抑制剂（HDACi）是一类新的化疗药物,能够有效抑制组蛋白去乙酰化酶的活性,促进组蛋白及非组蛋白的乙酰化修饰,在转录和翻译后修饰水平调控肿瘤靶蛋白及凋亡相关蛋白的表达和降解,活化凋亡信号通路,诱导肿瘤细胞凋亡。HDACi抑制抗氧化蛋白的表达,提高细胞内活性氧的水平,引起细胞的氧化损伤。因此,氧化损伤诱导的细胞凋亡也是HDACi杀伤肿瘤细胞的重要机制。HDACi诱导细胞凋亡机制的发现将进一步促进HDACi在临床治疗中的应用。     

染色质修饰酶在记忆中的作用

学习记忆的形成依赖于转录机制.近年研究发现,染色质修饰在基因表达调节中起重要作用.组蛋白乙酰化和去乙酰化是染色质修饰中最为常见调节方式,参与基因的转录调控.乙酰化可以激活转录,促进记忆的形成.组蛋白去乙酰化酶抑制剂可以增强突触可塑性,改善记忆损伤.因此,对于染色质修饰的深入研究,不仅有助于阐明记忆形成的分子机制,而且对记忆相关疾病的治疗以及新药物研发也具有重要指导意义.本文主要就组蛋白乙酰转移酶调节基因转录以及组蛋白去乙酰化酶抑制剂促进记忆形成的作用机理进行综述.     

组蛋白去乙酰化酶抑制剂的研究进展

核小体是真核生物染色质的基本单位,通过对组蛋白核心的N-端的乙酰化、甲基化、磷酸化、遍在蛋白化的修饰作用而影响细胞的功能。组蛋白乙酰化酶(histone acetylase HAT)及组蛋白去乙酰化酶(Histone Deacetylases HDAC)之间的动态平衡控制着染色质的结构和基因表达。当组蛋白去乙酰化水平增加,乙酰化水平相对降低,即会导致正常的细胞周期与代谢行为的改变而诱发肿瘤,及神经退行性变。组蛋白去乙酰化酶抑制剂(Histone Deacetylases-inhibitor HDACi)目前是国内外研究的热点。其中,曲古霉素A(Trichostatin A TSA),是最早发现的天然组蛋白去乙酰化酶抑制剂;伏立诺他(Suberoylanilide Hydroxamic Acid SAHA)已经美国FDA批准用于治疗皮肤T细胞淋巴瘤。本文就HDACi分类及其功能出发综述HDACi的作用机制及研究进展。     

组蛋白去乙酰化酶的结构及应用

组蛋白赖氨酸乙酰化是目前研究最为广泛和深入的组蛋白翻译后修饰之一,在染色质重塑和基因表达调控等方面发挥重要作用,这种修饰在体内受到组蛋白乙酰化酶和去乙酰化酶的高度动态调控.除了以组蛋白为底物外,组蛋白去乙酰化酶还可以催化多种非组蛋白的去乙酰化,参与多种生命过程的调节.本文围绕四类人源组蛋白去乙酰化酶,综述了其分类依据、结构与功能特点、催化反应的分子机制,以及针对这些组蛋白去乙酰化酶的抑制剂和激动剂的开发和应用等方面的研究进展.     

Structure, mechanism, and inhibition of histone deacetylases and related metalloenzymes

Metal-dependent histone deacetylases (HDACs) catalyze the hydrolysis of acetyl-L-lysine side chains in histone and nonhistone proteins to yield l-lysine and acetate. This chemistry plays a critical role in the regulation of numerous biological processes. Aberrant HDAC activity is implicated in various diseases, and HDACs are validated targets for drug design. Two HDAC inhibitors are currently approved for cancer chemotherapy, and other inhibitors are in clinical trials. To date, X-ray crystal structures are available for four human HDACs (2, 4, 7, and 8) and three HDAC-related deacetylases from bacteria (histone deacetylase-like protein (HDLP); histone deacetylase-like amidohydrolase (HDAH); acetylpolyamine amidohydrolase (APAH)). Structural comparisons among these enzymes reveal a conserved constellation of active site residues, suggesting a common mechanism for the metal-dependent hydrolysis of acetylated substrates. Structural analyses of HDACs and HDAC-related deacetylases guide the design of tight-binding inhibitors, and future prospects for developing isozyme-specific inhibitors are quite promising.     

组蛋白脱乙酰化酶及其与基因转录的关系

含有组蛋白脱乙酰化酶活性的分子有两类：一类是与酵母RPD3同源的分子,另一类是与RPD3不同源的分子.它们各有其不同的来源,存在于各自的复合物中,催化不完全相同的组蛋白或其他蛋白质脱乙酰化;这些脱乙酰化酶与基因转录的调控存在着密切的关系, 主要是介导基因转录的抑制.     

Regulation of LSD1 histone demethylase activity by its associated factors

LSD1 is a recently identified human lysine (K)-specific histone demethylase. LSD1 is associated with HDAC1/2; CoREST, a SANT domain-containing corepressor; and BHC80, a PHD domain-containing protein, among others. We show that CoREST endows LSD1 with the ability to demethylate nucleosomal substrates and that it protects LSD1 from proteasomal degradation in vivo. We find hyperacetylated nucleosomes less susceptible to CoREST/LSD1-mediated demethylation, suggesting that hypoacetylated nucleosomes may be the preferred physiological substrates. This raises the possibility that histone deacetylases and LSD1 may collaborate to generate a repressive chromatin environment. Consistent with this model, TSA treatment results in derepression of LSD1 target genes. While CoREST positively regulates LSD1 function, BHC80 inhibits CoREST/LSD1-mediated demethylation in vitro and may therefore confer negative regulation. Taken together, these findings suggest that LSD1-mediated histone demethylation is regulated dynamically in vivo. This is expected to have profound effects on gene expression under both physiological and pathological conditions.     

A Novel Motif in Fungal Class 1 Histone Deacetylases Is Essential for Growth and Development of Aspergillus

Acetylation of the N-terminal tails of core histones is an important regulatory mechanism in eukaryotic organisms. In filamentous fungi, little is known about the enzymes that modify histone tails. However, it is increasingly evident that histone deacetylases and histone acetyltransferases are critical factors for the regulation of genes involved in fungal pathogenicity, stress response, and production of secondary metabolites such as antibiotics or fungal toxins. Here, we show that depletion of RpdA, an RPD3-type histone deacetylase of Aspergillus nidulans, leads to a pronounced reduction of growth and sporulation of the fungus. We demonstrate that a so far unnoticed motif in the C terminus of fungal RpdA histone deacetylases is required for the catalytic activity of the enzyme and consequently is essential for the viability of A. nidulans. Moreover, we provide evidence that this motif is also crucial for the survival of other, if not all, filamentous fungi, including pathogens such as Aspergillus fumigatus or Cochliobolus carbonum. Thus, the extended C terminus of RpdA-type enzymes represents a promising target for fungal-specific histone deacetylase-inhibitors that may have potential as novel antifungal compounds with medical and agricultural applications.