组蛋白修饰酶与染色质状态

组蛋白尾部赖氨酸、精氨酸等残基可被乙酰基转移酶(HAT/KAT)、甲基转移酶(HMT/PRMT)、激酶等“写入”;由去乙酰化酶(HDAC、Sirtuin)、去甲基化酶(KDM/LSD1 等)“擦除”。这些动态修饰与溴结构域等“阅读器”协同,调控转录、DNA 修复与细胞命运,是肿瘤、神经与免疫疾病的重要药靶与机制读出层。

1. 相关靶点

核心酶家族(写入/擦除)

  • HAT / KAT

    p300/CBP、GCN5/PCAF 等催化 H3/H4 乙酰化,常与转录激活偶联。

  • HDAC / Sirtuin

    I–IV 类 HDAC 与 NAD⁺ 依赖的 SIRT 家族参与去乙酰化与复合物招募。

  • HMT / PRMT & KDM / LSD1

    EZH2(PRC2)、SET1/MLL、DOT1L、PRMT 等与 KDM/JMJD、LSD1 共同塑造甲基化谱。

阅读器与复合物

  • 溴结构域(BRD2/3/4 等)、YEATS、Tudor 等识别乙酰/甲基化标记
  • PRC1/PRC2、NuRD、SAGA 等染色质调控复合物

常用修饰位点(示例)

  • H3K4me3、H3K27me3、H3K9me3、H3K36me3
  • H3K27ac、H3K9ac、H4K16ac
  • H2A/H2B 变体与泛素化(如 H2AK119ub)

补充:组蛋白修饰酶靶点(基因符号)

按乙酰化、去乙酰化、甲基化、去甲基化与阅读器等模块列出 HGNC 符号。

HAT / KAT

组蛋白乙酰转移酶(HAT/KAT)

EP300, CREBBP, KAT2A, KAT2B, KAT5, KAT6A, KAT6B, KAT7, KAT8

HDAC / Sirtuin

HMT / PRMT

甲基转移酶(HMT/PRMT)

EZH2, EZH1, SUZ12, EED, DOT1L, PRMT1, PRMT5, PRMT6, KMT2A, KMT2B, KMT2C, KMT2D, SETD1A, SETD1B, SETD2, SETD7, SUV39H1, SUV39H2

KDM 去甲基化酶

赖氨酸去甲基化酶(KDM)

KDM1A, KDM1B, KDM2A, KDM2B, KDM3A, KDM3B, KDM4A, KDM4B, KDM4C, KDM5A, KDM5B, KDM5C, KDM6A, KDM6B

阅读器与复合物

溴结构域阅读器

BRD2, BRD3, BRD4, BRDT, BRD9

PRC 与其它复合物亚基

RING1, RNF2, BMI1, CBX2, CBX4, CBX7, PHF1, PHF19, EPC1, MTA1, MTA2

2. 推荐实验读出

修饰抗体需关注位点特异性、交叉反应与固定条件;ChIP/CUT&Tag 建议配对阴性对照与 spike-in(若适用)。

  • 总组蛋白 H3 / H4 作为上样对照;目标位点的总蛋白与修饰抗体配对
  • p300/CBP、EZH2、HDAC1/2、PRMT5 等酶蛋白水平与核定位(IF / 分级)
  • H3K27ac vs H3K27me3、H3K4me3 vs H3K27me3 双标读出(谱系/肿瘤语境)
  • RNA-seq / 报告基因与 ChIP-qPCR 验证转录后果

3. 写入 / 擦除 / 阅读:功能对照

功能类别代表分子(示例)典型后果备注
写入p300, EZH2, SETD1B, DOT1L, PRMT5…建立或扩散活化/抑制性修饰层酶与非催化支架功能需区分(复合物依赖)
擦除HDAC1–3, SIRT1/2, KDM5A, LSD1…重塑可及性与基因表达程序广谱 HDACi 读出需结合亚型表达
阅读BRD4, YEATS2…招募转录机器或介导相分离样凝聚与超级增强子/癌基因转录耦联(肿瘤模型)

4. 疾病与研究语境

  • 肿瘤:EZH2、DOT1L、BRD4、p300 等突变/过表达与淋巴瘤、实体瘤依赖相关;联合免疫治疗读出日益重要。
  • 神经与发育:H3K27me3/H3K4me3 平衡、MLL 家族重排与神经发育障碍模型。
  • 免疫与代谢:HDAC/SIRT 轴调控 T 细胞分化与耗竭表观程序。

组蛋白修饰酶相关抗体(精选)

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5. 产品线说明与站内检索

修饰位点抗体与酶抗体

H3K27me3、H3K4me3、H3K9me3、H3K27ac、EZH2、SUZ12、RING1B、HDAC1/2、BRD4、p300 等;适用于 WB、IHC、IF、ChIP 级应用(以说明书为准)。

重组蛋白与酶学试剂

组蛋白八聚体、特定突变体底物、乙酰/甲基供体及读数试剂盒(视库存)。

6. 抑制剂与工具化合物(汇总)

科研用途;请遵循实验室 SOP、化合物说明书与伦理审批。

Vorinostat (SAHA)

广谱 HDAC 抑制剂;表观药物研究常用阳性对照。

Panobinostat

羟肟酸类 HDACi;血液肿瘤机制与联合用药模型。

Tazemetostat

EZH2 甲基转移酶抑制剂;淋巴瘤依赖验证。

GSK126

高选择性 EZH2 催化抑制剂(工具对照)。

JQ1 / I-BET151

溴结构域(BET)拮抗剂;转录延伸与 SE 研究。

OG-L002

LSD1 靶向工具分子(课题依赖)。

C646

p300 乙酰转移酶活性口袋抑制剂(生化/细胞)。

Chaetocin

SUVR 家族 H3K9 甲基转移酶抑制剂(毒性较高,谨慎)。

7. 通路示意图

组蛋白修饰酶与染色质调控(概念示意)
组蛋白修饰酶与染色质调控示意图
图例
  1. 写入酶在核小体尾部安装修饰
  2. 阅读器识别修饰并招募效应复合物
  3. 擦除酶重塑标记与可及性
  4. 与转录、复制、修复机器耦联(语境依赖)

8. 通路生物学简介

组蛋白修饰与 DNA 甲基化、非编码 RNA、染色质重塑 ATP 酶共同构成多层表观遗传调控网络。同一修饰在不同基因座与细胞类型中可具有相反功能,解读需结合谱系、信号输入与基因组结构(TAD、增强子–启动子环等)。

  • PRC2–H3K27me3 与 trxG–H3K4me3 的拮抗在发育与癌症中反复出现
  • 乙酰化–溴结构域轴快速调控应激与炎症基因程序

11. 参考文献

综述与机制

  • • Kouzarides T. (2007). Chromatin modifications and their function. Cell. 128(4):693-705.
  • • Dawson MA, Kouzarides T. (2012). Cancer epigenetics: from mechanism to therapy. Cell. 150(1):12-27.

酶与药靶

  • • Seto E, Yoshida M. (2014). Erasers of histone acetylation: the histone deacetylase enzymes. Cold Spring Harb Perspect Biol. 6(4):a018713.
  • • McCabe MT, Creasy CL. (2019). EZH2 as a potential target in cancer therapy. Pharmacol Ther. 190:1-23.