Histone H3K4 demethylases are essential in development and differentiation

摘要

Lysine histone methylation is one of the most robust epigenetic marks and is essential for the regulation of multiple cellular processes. The methylation of Lys4 of histone H3 seems to be of particular significance. It is associated with active regions of the genome, and in Drosophila it is catalyzed by trithorax-group proteins that have become paradigms of developmental regulators at the level of chromatin. Like other histone methylation events, H3K4 methylation was considered irreversible until the identification of a large number of histone demethylases indicated that demethylation events play an important role in histone modification dynamics. However, the described demethylases had no strictly assigned biological functions and the identity of the histone demethylases that would contribute to the epigenetic changes specifying certain biological processes was unknown. Recently, several groups presented evidence that a family of 4 JmjC domain proteins results in the global changes of histone demethylation, and in elegant studies using model organisms, they demonstrated the importance of this family of histone demethylases in cell fate determination. All 4 proteins possess the demethylase activity specific to H3K4 and belong to the poorly described JARID1 protein family.La méthylation des histones sur les résidus lysine est un des marqueurs épigénétiques les plus solides et est essentielle à la régulation de multiples processus cellulaires. La méthylation de la lysine 4 de l'histone H3 semble être particulièrement significative. Elle est associée aux régions actives du génome et chez la Drosophila, elle est régulée par les protéines du groupe trithorax qui sont devenues des paradigmes de régulateurs développementaux au niveau de la chromatine. Comme tous les événements liés à la méthylation des histones, la méthylation H3K4 a été considérée irréversible jusqu'à l'identification d'un grand nombre de déméthylases d'histones, indiquant que les événements de déméthylation jouent un rôle important dans la dynamique de modification des histones. Cependant les déméthylases décrites n'avaient pas de fonctions biologiques assignées de façon stricte et l'identité des déméthylases d'histones qui pourraient contribuer aux changements épigénétiques qui spécifient certains processus biologiques était inconnue. En mars dernier, plusieurs groupes ont fourni les preuves qu'une famille de 4 protéines à domaine JmjC contribuaient aux changements globaux de méthylation des histones, preuves accompagnées d'études élégantes chez des organismes modèles de l'importance de cette famille de déméthylases d'histones dans la détermination de la destinée cellulaire. Ces 4 protéines possèdent une activité déméthylase spécifique à H3K4 et appartiennent à la famille encore peu connue JARID1.