组蛋白去乙酰化酶的科普

组蛋白去乙酰化酶,一听名称便知其涉及分子生物化学反应过程。何谓组蛋白?这种去乙酰化酶作用机理为何?这是我们需要探讨并分析的内容。作为初学者,在此发表一下愚见,以鼓励我继续前行。

组蛋白(histone),是指所有真核生物细胞核中,与DNA结合存在的碱性蛋白的总称。其分子量约为10000~20000。它也是染色体结构的重要组成部分。一个核小体包括一个核心8聚体(由四种核心组蛋白H2A,H2B,H3,H4的各两个单体组成),长度约为200个碱基对的DNA,和一个单体组蛋白H1。组蛋白合成修饰方式有很多,这也是形成组蛋白各组分微不均一性的主要原因之一。这里主要列举四种。一,是与本文的课题相关的乙酰化。二,甲基化。三,磷酸化。四,ADP-核糖基化。所谓的乙酰化,有两种,一种是H1,H2A,H4组蛋白的氨基末端乙酰化,形成阿尔法-乙酰丝氨酸,组蛋白在细胞质内合成后输入细胞核之前发生这一修饰。二是在H2A,H2B,H3,H4的氨基末端区域的某些专一位置形成N6-乙酰赖氨酸。H3·H4的乙酰化可打开一个开放的染色质结构,增加基因的表达。由此得出,组蛋白的去乙酰化能阻遏基因转录过程。另外,实验研究表明,DNA甲基化和组蛋白去乙酰化具有一定的协同作用。

在人体中能正常增值分化的细胞中组蛋白去乙酰化酶(HDAC)基本不表达。在癌细胞中,HDAC的过度表达导致去乙酰化作用的增强,通过恢复组蛋白正电荷,从而增加DNA与组蛋白之间的引力, 使松弛的核小体变得十分紧密, 不利于特定基因的表达, 包括一些肿瘤抑制基因。组蛋白去乙酰化酶抑制剂则可通过提高染色质特定区域组蛋白乙酰化,从而调控细胞凋亡及分化相关蛋白的表达和稳定性,诱导细胞凋亡及分化,成为一类新的抗肿瘤药物。HDACI不仅对多种血液系统肿瘤和实体瘤具有良好的治疗作用,而且具有肿瘤细胞相对较高选择性和低毒的优点。

随着对组蛋白在基因表达调控中所起的可逆共价修饰的深入研究,人们认识到乙酰化/去乙酰化是众多共价修饰中最重要的一种。这种共价修饰主要由组蛋白乙酰化酶和组蛋白去乙酰化酶来分别催化乙酰化作用和去乙酰化作用,从而在生命活动的调控转录中发挥作用。而依赖于NAD+蛋白去乙酰化酶在各种生命活动中都起着十分重要的作用。众多研究表明:Sirtuin具有依赖于NAD的组蛋白去乙酰化酶活性。Sirtuin的主要活性是将组蛋白去乙酰化,NAD+作为反应底物,产生烟酰胺和O-乙酰基-ADP核糖,后者作为一种信号因子,携带从组蛋白上脱下来的乙酰基。


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