Long-range histone acetylation: biological significance, structural implications, and mechanisms

摘要

Genomic characterization of various euchromatic regions in higher eukaryotes has revealed that domain-wide hyperacetylation (over several kb) occurs at a range of loci, including individual genes, gene family clusters, compound clusters, and more general clusters of unrelated genes. Patterns of long-range histone hyperacetylation are strictly conserved within each unique cellular system studied and they reflect biological variability in gene regulation. Domain-wide histone acetylation consists generally of nonuniform peaks of enriched hyperacetylation of specific core histones, histone isoforms, and (or) histone variants against a backdrop of nonspecific acetylation across the domain in question. Here we review the characteristics of long-range histone acetylation in some higher eukaryotes and draw special attention to recent literature on the multiple effects that histone hyperacetylation has on chromatin's structural integrity and how they affect transcription. These include the thermal, ionic, cumulative, and isoform-specific (H4 K16) consequences of acetylation that result in a more dynamic core complex and chromatin fiber.La caractérisation génomique de diverses régions euchromatiques chez les eucaryotes supérieurs a révélé qu'il existe une hyperacétylation sur tout le domaine (sur plusieurs kilobases) à l'échelle de loci incluant des gènes individuels, des groupes de familles de gènes, des groupes composites ou des groupes généraux de gènes non reliés. Les patrons d'hyperacétylation des histones sur une longue distance sont strictement conservés à l'intérieur de chaque système cellulaire unique étudié, reflétant la variabilité biologique de la régulation génique. L'acétylation des histones sur tout un domaine consiste généralement en pics non uniformes enrichis en hyperacétylation d'histones nucléosomales («core histones») spécifiques, d'isoformes d'histones et/ou de variants d'histones, sur un fond d'acétylation non spécifique dans le domaine en question. Nous passons ici en revue les caractéristiques de l'acétylation à longue distance des histones chez quelques eucaryotes supérieurs, en portant une attention particulière à la littérature récente rapportant les effets multiples de l'hyperacétylation sur l'intégrité structurale de la chromatine et sur la transcription. Ceci comprend les conséquences thermiques, ioniques et cumulatives, spécifiques à l'isoforme H4 K16, de l'acétylation résultant en un complexe nucléosomal plus dynamique donnant naissance à la fibre de chromatine.