ヒストンメチル化

ヒストンメチル化とは、真核生物のクロマチンを構成するヒストンタンパク質のアミノ酸残基、主にリジン残基やアルギニン残基に対してメチル基が転移・付与される翻訳後修飾の一種である。¹

DNAが巻き付くヒストンの尾部などがメチル化を受けることにより、クロマチンの構造変化や、転写因子をはじめとする様々なタンパク質の結合状態が変化し、遺伝子発現の活性化や抑制といったエピジェネティクス的制御が行われる。¹

この翻訳後修飾は、タンパク質のアミノ酸側鎖に対してメチルトランスフェラーゼ（メチル基転移酵素）がS-アデノシルメチオニンなどの供与体からメチル基を転移させることで引き起こされる。²

ヒストンのリジン残基には、1つのメチル基が結合したモノメチル化、2つのジメチル化、3つのトリメチル化という異なる修飾状態が存在し、それぞれの状態が特異的な生物学的意味を持つことがある。²

一般に、ヒストンの特定の残基におけるメチル化は転写の活性化に関連する一方で、別の残基や異なる数のメチル基導入は転写抑制の目印として機能するなど、その作用は極めて多様かつ複雑である。¹

例えば、ヒストンH3の4番目のリジン残基のメチル化（H3K4me3）などは遺伝子の転写活性化領域に多く見出されるのに対し、9番目や27番目のリジン残基のメチル化（H3K9me3やH3K27me3）はヘテロクロマチンの形成や遺伝子サイレンシングに関与することが知られている。¹

従来の分子生物学においてはDNAのメチル化やヒストンのアセチル化と同様に不可逆的な変化と考えられていたが、のちにヒストン脱メチル化酵素が発見されたことにより、この修飾は動的かつ可逆的に制御されていることが明らかになった。²

このようなエピジェネティクスを介した遺伝子発現の精密な制御機構の破綻は、癌をはじめとする多様な疾患の発症や進展に深く関与していることが示唆されており、メチルトランスフェラーゼやヒストン脱メチル化酵素を標的とした新規医薬品の開発研究が活発に行われている。²