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Regulation of the Dot1 histone H3K79 methyltransferase by histone H4K16 acetylation

  • 작성자

    류홍열 (경북대학교 자연과학대학 생명과학부)

  • 작성일자

    2021-11-11

  • 조회수

    1685

Regulation of the Dot1 histone H3K79 methyltransferase by histone H4K16 acetylation 

 


류홍열

경북대학교 자연과학대학 생명과학부

 

크로마틴(chromatin)의 기본 유닛인 뉴클레오솜(nucleosome)은 8개의 히스톤 단백질들(H2A, H2B, H3, H4)과 146 bp의 DNA로 구성되어 있으며, 히스톤에 발생되는 다양한 번역후 변형(posttranslational modification)들은 DNA 복제(replication), 전사(transcription), DNA 수리(repair), 등 다양한 기작에 필수적인 요소로 작용한다. 이러한 히스톤 변형에는 아세틸화(acetylation), 메틸화(methylation), 유비퀴틴화(ubiquitination), 등이 존재하며, 종종 복잡한 네트워크를 형성하여 기능하는데 이를 히스톤 crosstalk이라 부른다. 그러한 히스톤 crosstalk 중에서, 진화적으로 보존되어 있으며, 가장 널리 알려진 현상이 H2B 유비퀴틴화에 의한 H3의 K4와 K79에 발생되는 메틸화이다. 이러한 crosstalk은 ‘trans-tail regulation’이라고도 불린다. 

본 연구진들은 초저온-전자현미경(cryo-EM) 기술을 이용하여 H3K79 메틸화 효소인 Dot1(disruptor of telomeric silencing 1)을 중심으로 발생되는 기존의 히스톤 crosstalk이론을 분자 수준에서 더욱 발전시켰다. 첫째, H4K16 아세틸화는 Dot1의 활성 부위(active site)가 아닌 다른 자리에 결합해 Dot1의 H3K79 메틸화를 다른 자리 입체성 조절(allosteric regulation)한다. 둘째, 이러한 H4K16이 영향을 미치는 부위는 H2B 유비퀴틴화와 위치적으로 차이가 있지만, in vitro와 in vivo에서 두 히스톤 변형은 서로 상호작용하여 H3K79 이중과 삼중메틸화를 촉진한다.
이러한 저자들의 발견은 전사 활성 및 침묵 현상에 중요한 H4K16 아세틸화, H3K79 메틸화, H2B 유비퀴틴화가 어떻게 상호작용을 하는지 분자 수준에서 증명하였으며, 앞으로 후성유전학 연구에 널리 적용될 수 있는 기초과학 정보를 제공하였다. 이 논문은 최신 기술 중 하나인 초저온-전자현미경이 후성유전학 분야에 어떻게 기여할 수 있는지 보여주는 좋은 예시가 될 것이다.



그림. H2B 유비퀴틴화, H4K16 아세틸화, H3K79삼중메틸화의 crosstalk

논문출처: Science. 2021 Jan 22;371(6527):eabc6663
저자: Marco Igor Valencia-Sánchez, Pablo De Ioannes, Miao Wang, David M. Truong, Rachel Lee, Jean-Paul Armache, Jef D. Boeke, Karim-Jean Armache

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