アセチル化されたヒストンH4テールは、ヌクレオソームの相互ダイナミクスを変化させることにより、ヒストンH3テールアセチル化を促進します

真核生物クロマチンの構造単位はヌクレオソームであり、2つのヒストンH2A-H2Bヘテロダイマーと1つのヒストン（H3-H4）2テトラマーで構成され、〜146 bpのDNAを包みます。N末端の柔軟なヒストンテールは、ヒストンコアから突き出ており、翻訳後の広範な修飾を持ち、クロマチンのエピジェネティックな変化を引き起こします。ヌクレオソームの結晶および極低温電子顕微鏡構造は利用可能ですが、柔軟な尾構造はとらえどころのないままです。NMRを使用して、変更されていないテトラアセチル化H4尾を含むヌクレオソームのヒストンH3尾のダイナミクスを調べました。変更されていないヌクレオソームでは、H3テールは、DNA接触状態と縮小状態の間に動的平衡構造を採用しています。しかし、アセチル化されたH4ヌクレオソームでは、H3尾の平衡は、マイナーな接触状態を持つ主にDNA接触状態にシフトします。アセチル化されたH4尾は、独自のDNA接触状態からコンタクト状態を減らして動的に放出され、H3テールDNA接触状態がメジャーになります。特に、アセチル化H4ヌクレオソームのH3 K14は、おそらくGCN5の好ましいH3尾構造の形成により、修飾されていないヌクレオソームと比較してアセチルトランスフェラーゼGCN5がはるかにアクセスしやすいです。要約すると、各ヒストンテールは特徴的な動的状態を採用しますが、もう1つを調節し、おそらくヌクレオソームでもヒストンテールネットワークを作成します。

The structural unit of eukaryotic chromatin is a nucleosome, comprising two histone H2A-H2B heterodimers and one histone (H3-H4)2 tetramer, wrapped around by ∼146 bp of DNA. The N-terminal flexible histone tails stick out from the histone core and have extensive posttranslational modifications, causing epigenetic changes of chromatin. Although crystal and cryogenic electron microscopy structures of nucleosomes are available, the flexible tail structures remain elusive. Using NMR, we have examined the dynamics of histone H3 tails in nucleosomes containing unmodified and tetra-acetylated H4 tails. In unmodified nucleosome, the H3 tail adopts a dynamic equilibrium structure between DNA-contact and reduced-contact states. In acetylated H4 nucleosome, however, the H3 tail equilibrium shifts to a mainly DNA-contact state with a minor reduced-contact state. The acetylated H4 tail is dynamically released from its own DNA-contact state to a reduced-contact state, while the H3 tail DNA-contact state becomes major. Notably, H3 K14 in the acetylated H4 nucleosome is much more accessible to acetyltransferase Gcn5 relative to unmodified nucleosome, possibly due to the formation of a favorable H3 tail conformation for Gcn5. In summary, each histone tail adopts a characteristic dynamic state but regulates one other, probably creating a histone tail network even on a nucleosome.