Пост-трансляционные модификации гистонов, такие как ацетилирование, фосфорилирование и метилирование являются, как полагают, динамическими и обратимыми. Однако, в то время как энзимы. которые помогают удалять acetyl и phosphate группы из хвостов гистонов, известны, подобные антагонисты метилирования неизвестны. Однако, недавно сделаны открытия, что энзим, о котором было известно, что он deiminate Arg остатки в гистонах, оказалось регулирует и метилирование Arg гистонов.
Энзим peptidylarginine deiminase-4 (/PAD4), как известно, катализирует удаление imino группы из peptidyl Arg, чтобы создать peptidyl citrulline. В Science, Allis, Coonrod и др. сообщили, что когда субстрат метилирован, то PADI4/PAD4 demethyliminate метилированный Arg путём высвобождения methylamine группы и генерирует citrulline.
Обе группы изучали специфичность к субстрату PADI4/PAD4. В Cell, Kouzarides и др. сообщили, что in vitro PADI4/PAD4 deiminates Arg остатки, в особенности Arg2, 8, 17 и 26, в гистоне H3. Случайно Arg2, 17 и 26 явились известными субстратами для Arg methyltransferase . Группа Allis and Coonrod показала, как in vitro так и in vivo, что PADI4/PAD4 мишени включают histone-H3 Arg8 и 17 и histone-H4 Arg3 (последний является известным субстратом для др. Arg methyltransferase, ).
Используя антитела против специфических метилированных остатков Arg, группа Allis and Coonrod установила, что активность PADI4/PAD4 и в самом деле портит ('undo') метилирование Arg субстратов. С помощью отслеживания радиоактивности methyl группы, они пришли к заключению, что methylimide группа м. непосредственно удаляться с помощью demethylimination. В самом деле драматическое снижение метилирования Arg гистонов наблюдалось в ответ на активацию PADI4/PAD4 в HL-60 гранулоцитах людей. Когда гранулоциты обработанны с помощью PADI4/PAD4 small interfering (si)RNA, то уровень метилирования histone-H4 Arg3 сохраняется тем же самым и обнаруживается мало citrulline. Это показало группе Allis and Coonrod, что PADI4/PAD4 является главным энзимом, ответственным за регулирование уровней метилирования histone Arg.
Когда они обработали синтезированные пептиды с помощью PADI4/PAD4, то Kouzarides и др. отметили, что деметилированные Arg пептидов не м.б. конвертированы в citrulline. К сожалению monomethyl Arg пептиды не были доступны, но снижение метилирования histone H3, измеренное с помощью антител, которые специфичны к monomethyl Arg, указывает на то, что только monomethylated Arg остатки м.б. затронуты (targeted) с помощью PADI4/PAD4.
Метилирование Arg было связано с транскрипционной активацией в ответ на гормональную индукцию. Используя чувствительный к эстрогену промотор, слитый с репортерным геном, группа Allis and Coonrod показала, что присутствие PADI4/PAD4 ингибирует гормоном стимулированную активность гена-репортера, тогда как PADI4/PAD4 мутантный белок к этому неспособен. Эта транскрипционная реакция совпадает, что подтверждено обеими группами, с рекрутированием PADI4/PAD4 на область промотора, увеличением уровней deiminated гистонов, что купировано со снижением уровней метилированных гистонов, а также с высвобождением RNA polymerase II с промотора.
Чтобы проверить механизм, с помощью которого PADI4/PAD4 противодействует метилированию Arg, группа Kouzarides тестировала хвостовые пептиды из гистона H3, в которых Arg2, Arg8 и Arg17 были замещены citrulline, и они установили, что пептид остаётся неметилированным в присутствии CARM1. Всё это вместе с др. находками указывает на два возможных механизма действия PADI4/PAD4: во-первых, он м. истощать histone-H3 субстрат для CARM1; во-вторых, PADI4/PAD4 м. ревертировать метилирование monomethylated Arg. Кроме того, это ставит очевидный вопрос, как dimethylation остатков Arg оказывается обратимым
...
