染色体上的不同区域

Euchromatin: 常染色质；基因表达活跃的区域，染色体结构较为疏松。

Heterochromatin: 异染色质；基因表达沉默的区域，染色体结构致密。

E->H或H->E称为染色质重塑 (Chromatin Remodeling)

分子机理：DNA甲基化，组蛋白修饰，染色质重塑复合物的协同作用

组蛋白结构

在细胞核中的染色体是高度压缩的，而折叠时DNA缠绕的就是组蛋白。

下面是检测到的组蛋白三维结构示意图，

细心的你们一定会发现在每种组蛋白结构都会伸出来一小段“线头”，这是蛋白质的N端，也叫尾巴(tail)。

组蛋白修饰的描述规则

这种修饰是一种以共价方式进行的蛋白质翻译后修饰（PTM），包括：甲基化（M），磷酸化（P），乙酰化（A）等等。

由于组蛋白修饰的类型众多，所以我们需要在称呼组蛋白修饰时，有一个规则：

组蛋白结构 + 氨基酸名称 + 氨基酸位置 + 修饰类型

在实际的应用中，我们一般这样写：

H3K4me3：代表H3组蛋白的第4位赖氨酸的三甲基化

H3K14ac：代表H3组蛋白的第14位赖氨酸的乙酰化

这些修饰都会影响基因的转录活性。而组蛋白H3是修饰最多的组蛋白。下面我们来详细看看：

组蛋白修饰类型

抑制

H3K9me3以及H4K20me3，就像H3K27me3一样，它们通过形成异色区域与转录抑制相关。

H3K27me2广泛分布在核心组蛋白H3中，并被认为通过抑制非细胞型特异性增强子发挥保护作用。最终，这导致转录失活。

激活

H3K27，H3K9和H4K20的单甲基化都与基因激活有关

H3K36me3，组蛋白H3的第36个赖氨酸残基处的三甲基化，与基因区域有关，通常H3K36me3定义了exon，与DNA损伤修复有关。

相互作用

H3K27ac（激活）和H3K27me3（抑制）修饰在组蛋白尾部的相同位置，它们相互拮抗

H3K27me3（抑制）通常在二价结构域中与H3K4me3（激活）相互作用。这些结构域通常在胚胎干细胞中发现，对于适当的细胞分化至关重要。 H3K27me3和H3K4me3决定一个细胞是否仍未指定或最终分化。

1、组蛋白甲基化

甲基化取决于其位置和状态，与抑制或激活有关。

组蛋白甲基化的位点是赖氨酸K和精氨酸R。

赖氨酸可以分别被一、二、三甲基化，精氨酸只能被一、二甲基化。

研究表明，组蛋白精氨酸甲基化是一种相对动态的标记，精氨酸甲基化与基因激活相关。

相反，赖氨酸甲基化似乎是基因表达调控中一种较为稳定的标记。

例如，

H3K4 的甲基化与基因激活相关

H3K9，H3K27 单甲基化 与基因激活有关，三甲基化与基因沉默相关

H3K9，H3K27甲基化会介导异染色质的形成

生物学功能：基因转录活化,基因转录沉默,X染色体失活,异染色质致密状态(heterochromatin compaction)

2、组蛋白乙酰化

组蛋白甲基化和乙酰化主要发生在它们的N-末端尾部并且可以影响基因的转录。

组蛋白乙酰化主要与基因激活有关，组蛋白乙酰化主要发生在H3、H4的N端比较保守的赖氨酸 K 位置上，是由组蛋白乙酰转移酶和组蛋白去乙酰化酶协调进行。

特定基因区域的组蛋白乙酰化和去乙酰化是以一种非随机的、位置特异的方式进行。

乙酰化可能通过对组蛋白电荷以及相互作用蛋白的影响，来调节基因转录。

分子效应：中和赖氨酸上的正电荷，增加组蛋白与DNA的排斥力

生物学功能：基因转录活化、DNA损伤修复

组蛋白修饰