主な違い - DNAとヒストンのメチル化

メチル化とは、分子にメチル基（CH3）を付加して修飾し、その活性を高めたり抑制したりする生物学的プロセスである。遺伝学の文脈では、メチル化はDNAメチル化とヒストンメチル化という2つのレベルで起こることがある。いずれも、遺伝子の転写過程に直接影響を与え、その発現を制御するプロセスである。DNAメチル化では、DNA分子のシトシンまたはアデニンヌクレオチドにメチル基を付加し、2つのヌクレオチド残基を変化させることにより、遺伝子の転写機能を阻害し、遺伝子発現を阻止することができる。ヒストンのメチル化では、ヒストン蛋白質のアミノ酸にメチル基が付加される。これが、DNAとヒストンのメチル化の決定的な違いである。

カタログ

1. 概要と主な相違点 2. DNAメチル化とは 3. ヒストンメチル化とは 4. DNAとヒストンメチル化の類似点 5. 横並びの比較 - DNAとヒストンメチル化の表形式 6. まとめ

ディーエヌエーメチル化は何ですか？

DNA分子にメチル基を付加して遺伝子発現を制御するエピジェネティックなプロセスは、DNAメチル化と呼ばれる。DNAメチル化は、DNAの塩基配列を変えるのではなく、DNAの活性に影響を与える。この過程は生体の正常な発達に必要であり、染色体の安定性の維持、胚発生、発癌、老化、X染色体の不活性化、トランスポゾンの抑制など、体内の多くの重要な過程と関連している。遺伝子のプロモーター領域でメチル化処理が行われると、遺伝子の転写抑制に関与することになる。DNA分子は、アデニン、グアニン、チミン、シトシンの4つのヌクレオチドから構成されています。DNAの4つの塩基のうち、アデニンとシトシンはメチル化することができます。DNAのメチル化では、シトシン環の5番目の炭素にメチル基が付加され、シトシン塩基は5-メチルシトシンに変換される。このシトシン残基の修飾のプロセスは、DNAメチルトランスフェラーゼと呼ばれる酵素が触媒する。修飾されたシトシン塩基は、グアニン塩基の隣に位置する。このように、DNAの二重らせん構造では、修飾されたシトシン塩基はDNAの対向する鎖上に斜めに配置されている。

図01：DNAメチル化

アデニンのメチル化は、植物、バクテリア、哺乳類に見られるプロセスである。植物やその他の生物におけるDNAメチル化は、3つの異なる配列環境に存在する。CG、CHH、CHGで、Hはアデニン、チミン、シトシンを意味する。

ヒストン・メチル化は何ですか？

ヒストンは、真核生物の染色体の構造単位であるヌクレオソームを構成するタンパク質である。ヌクレオソームは、DNAの二重らせんに巻きついて染色体を形成している。ヒストンのメチル化とは、ヒストンのアミノ酸にメチル基を転移させることである。DNAは、タンパク質八量体と呼ばれる2つの同じヒストン群に巻きついている。この形成に関与するのは、H2A、H2b、H3、H4の4つのヒストン（各2個）で、この4つのヒストンは尾部延長から構成されています。DNAの活性化・不活性化は、メチル化される尾部残基とそのメチル化能に大きく依存する。

ヒストン・メチル化マップ 02

ヒストンのメチル化は、遺伝子の転写に直接影響する。ヒストン内のメチル化されるアミノ酸の種類と、結合しているメチル基の数によって、このプロセスを増減させる能力を持っています。一部のメチル化反応により、ヒストンの尾部とDNAの結合が弱まるため、転写プロセスが促進される。これは、ヌクレオソームからDNAを切り離すプロセスを可能にすることで、転写因子、ポリメラーゼ、DNA間の相互作用を促進させるものです。この過程は、遺伝子発現を制御する重要なステップであり、その結果、異なる細胞は異なる遺伝子を発現することになる。ヒストンのメチル化は、尾部残基、特にH3やH4ヒストンの尾部にあるリジン（K）残基やアルギニン（R）残基で行われる。リジンとアルギニンはアミノ酸の一種です。ヒストン・メチルトランスフェラーゼは、リジンとアルギニン（ヒストンのH3とH4の尾部残基）にメチル基を転移させる酵素である。

dnaとヒストンのメチル化の類似性は何ですか？

• いずれの工程でも、メチルを添加した。

ディーエヌエーとヒストン・メチル化の違い

概要 - ディーエヌエー vs. ヒストン・メチル化

メチル化とは、DNAやタンパク質などの分子にメチルが付加されることである。DNAメチル化反応とヒストンメチル化反応は、それぞれDNAメチル化酵素とヒストンメチル化酵素によって触媒され、遺伝子の転写制御に直接影響を与え、細胞内遺伝子の発現を制御している。DNAにメチル基が付加されることをDNAメチル化といい、ヒストンのアミノ酸にメチル基が付加されることをヒストン・メチル化という。これが、DNAとヒストンのメチル化の違いです。

DNAとヒストンのメチル化」のpdf版をダウンロードする

本記事のPDF版をダウンロードし、引用元注意事項にしたがってオフラインで使用することができます。DNAとヒストンのメチル化の違いのPDF版はこちらからダウンロードできます。

引用

1 Ross, Nathan R. and Robert J. Clouser."DNAメチル化とヒストンリシンメチル化の関係を理解する", Journal of Biochemistry and Biophysics, Elsevier Publishing. co, 2014年12月, ここから入手できます。2017年8月29日にアクセスしました。近藤 珠佳"Epigenetic Crosstalk between DNA Methylation and Histone Modification in Human Cancer" Yonsei Medical Journal, Yonsei University School of Medicine, 31 August 2009, available here.Accessed 29 August 2017 2 Kondo, Tamaka.「ヒト癌における DNA メチル化とヒストン修飾のエピジェネティックなクロストーク」、延世大学医科大学 Yonsei Medical Journal、2009 年 8 月 31 日。