「エンハンサー」の版間の差分

<br>エンハンサーとは、転写制御因子と結合することで、プロモーターを活性化し、遺伝子の転写を誘導する作用をもつDNAの領域のことをいう。プロモーターからの距離や位置、方向に関係なく働く(1)。<br>

<br>==構造と機能==<br>　1981年、アカゲザルのポリオーマウイルスSV40の初期遺伝子の上流に位置する72塩基対の繰り返し配列が、エンハンサーとして同定された(1)(2)。この配列を欠失させると、SV40初期遺伝子の転写量が著しく低下した。また、異なる遺伝子と連結すると転写が著しく誘導された。その後、1983年に、マウス免疫グロブリン遺伝子においてもエンハンサーが同定された(3)(4)。その他のウイルスおよび真核生物の遺伝子においてもエンハンサーが同定され、普遍的に存在する転写調節領域であることがわかった。<br>　エンハンサーは多くの場合、ゲノムの非翻訳領域に存在する。多くの遺伝子には、複数のエンハンサーが存在する。また、エンハンサーには、転写制御因子の結合する配列が1個以上存在する。エンハンサーとそれに結合する転写制御因子が多様なため、遺伝子はそれぞれ複雑な発現制御を受けている。いつどの細胞で転写がおきるのかを、エンハンサーが中心になって制御していることが多い。例えば、多細胞生物の発生では、細胞の分化の方向性を規定する様々な遺伝子の発現が正確に制御されているが、これにはエンハンサーが重要な役割を担っている。<br>　これまでのエンハンサーに関する知識は、限られた数の遺伝子によって得られたものであったが、最近のハイスループットな技術(ChIP-chip, ChIP-Seq)により、エンハンサーを中心としたエピジェネティックな遺伝子発現制御についての理解が近年進みつつある（5)。エンハンサーは、ヒストンの化学的修飾を通してエピジェネティックな情報を保持し、遺伝子発現制御に影響を与えていると考えられている。<br>==作用機序==<br>　エンハンサーが転写を誘導するメカニズムには、様々なモデルが提出されているが、中でも「ルーピングモデル」が最も支持を得ている(6)(7)。転写制御因子がエンハンサーに結合すると、メディエーター(mediator)、ヒストンアセチルトランスフェラーゼ(histone acetyltransferases; HATs)、およびクロマチン再構成複合体(chromatin remodeling complex)が転写制御因子に結合する。メディエーターは、約30のサブユニットからなるタンパク質複合体で、プロモーターに結合した転写基本因子(TFIID、TFIIA)とエンハンサーに結合した転写制御因子の双方に結合し、プロモーターとエンハンサーのループによる相互作用を促進して、RNAポリメラーゼIIによる転写を開始させる(6)(8)(9)。HATsとクロマチン再構成複合体は、エンハンサーおよびプロモーター周辺のクロマチンの状態を変える。HATsのうち、CBPおよびp300は、エンハンサーにおけるコアヒストンのN末端をアセチル化する(10)(11)。アセチル化されたヒストンは、さらにクロマチン再構成複合体が結合する足場となる(12)。クロマチン再構成複合体は、ATP依存的にDNAからヌクレオソームを取り除く(13)(14)。よって、エンハンサーではヌクレオソームの数が減少するため、転写活性化因子が結合しやすくなり、さらに転写が促進される。<br>エンハンサーにおけるヒストンの状態は他の領域とは異なっており、転写制御に影響していると考えられている。ヒトのエンハンサーでは、ヒストンH3の4番目のリジンがメチル化され(H3K4me1/ H3K4me2)、27番目のリジンがアセチル化されていることが多い(H3K27ac)(15)。さらに、H3.3やH2A.Zと呼ばれる特別なヒストンを含むヌクレオソームが存在する(16)。これは通常のヌクレオソームより不安定で、転写制御因子がこのヌクレオソームに置き換わってDNAに結合しやすくなると考えられている。さらに、エンハンサーの活性状態によって、ヒストンの修飾が異なる例が報告されている。ヒトおよびマウスのES細胞では、活性化しているエンハンサーでは、ヒストンH3の27番目のリジンがアセチル化されているが(H3K27ac)、不活化されているエンハンサーでは、メチル化されている(H3K27me3)ことが知られている(17)。<br>　最近になって、enhancer RNA (eRNA)とよばれるRNAがエンハンサーにおいて双方向に転写されて産生されることが見いだされた(18)。eRNAはタンパク質をコードせず、ポリアデニル化されない。エンハンサーが機能するときに産生されるが、エンハンサーの機能に関与しているかどうかは、まだよくわかっていない。一方、100塩基長以上の長さを持つノンコーディングRNA(ncRNA)が転写を調節する場合がある(19)。このncRNAのほとんどは、一方向に転写されることにより産生され、ポリアデニル化される。このncRNAをsiRNA法で阻害すると、近くの遺伝子の転写が抑制される。ncRNA遺伝子をリポーター遺伝子と連結すると、ncRNA遺伝子の方向に関係なくリポーター遺伝子の転写が活性化される。ncRNAが転写を誘導する詳しいメカニズムはまだよくわかっていない。<br>