유전자의 전사 활성화 또는 억제 과정 동안 다양한 히스톤의 변형이 일어난다. 일반적으로 전사가 활성화되면 라이신 잔기의 아세틸화가 일어나고, 메틸화는 제거된다. 히스톤 H3K27의 아세틸화는 전사가 활발한 유전자에서 일어나며, 전사가 많이 일어나는 유전자는 프로모터 주위에서도 아세틸화가 많이 일어난다. 하지만 아직까지 촉매 효소의 종류 및 기작과 뉴클레오좀 입체구조 형성 등은 추가적 연구가 필요하다.
<h1>히스톤 H3K27 아세틸화</h1><p>히스톤 H3K27의 아세틸화는 다른 라이신 잔기의 아세틸화와 마찬가지로 전사가 활발한 유전자에서 일어난다. 사람 글로빈 좌위의 유전자들에서 H3K27ac 정도는 전사 정도에 비례하며, LCR에서도 높은 수준의 H3K27ac이 관찰된다. 또한 전체적인 글로빈 좌위의 H3K27ac 분포 패턴은 대표적 아세틸화 잔기인 히스톤 H3K9/K14의 아세틸화 패턴과 비슷하다. 그리고 특이하게도 글로빈 좌위의 H3K27ac 분포 패턴은 H3K27me2과 대칭된다. 아울러 전사가 많이 일어나는 유전자들을 대량으로 조사한 연구는 프로모터 주위에서 아세틸화가 많이 일어남을 보여준다. 이러한 연구들은H3K27ac이 또 하나의 활성 상태 크로마틴에 대한 히스톤 변형 표지임을 의미한다. 배아줄기세포도 비슷한 패턴이 관찰되는데, 분화 과정에서 전사가 활성화 되는 유전자들은 H3K27ac 수준이 증가하며, 반대로 전사가 억제되는 유전자들은 H3K27ac 수준이 감소된다. 또한 배아줄기 세포에서 H3K27ac 단백질 양은 PRC의 SUZ12 또는 EED 제거에 의한 H3K27me3 양의 감소에 따라 증가하며, EZH2의 과발현은 표적 유전자의 전사 및 이들 유전자의 H3K27ac 수준을 감소시킨다. 초파리 세포에서 E(Z)를 제거하는 경우도 H3K27me3 양의 감소와 함께 H3K27ac 양의 증가를 가져 온다.</p><p>H3K27ac은 CBP 아세틸화효소에 의해 촉매되는 것으로 보인다. 초파리 세포나 생쥐 배아줄기세포에서 CBP를 제거하면 H3K27ac 단백질의 양은 크게 감소하며, 반대로 CBP가 과발현된 초파리는 상대적으로 많은 양의 H3K27ac 단백질을 가지고 있다. 이러한 결과들은 대표적 라이신 아세틸화 효소인 CBP가 H3K27에도 작용함을 보여준다. 또한 H3K27ac은 유전자 전사 조절부위인 인핸서(enhancer)에 의해 일어나며, 이는 인핸서에 모집되는 CBP의 작용과 관련된 것으로 보인다.</p><h1>유전자 전사 활성 과정에서 히스톤 H3K27 변형</h1><p>유전자 전사가 활성화되거나 반대로 억제되는 과정 동안 다양한 종류의 히스톤 변형들이 더해지거나 제거된다. 일반적으로 전사가 활성화되는 과정 동안 라이신 잔기의 아세틸화 같은 활성 표지들이 추가되고, 그 대신 H3K9me2 같은 불활성 표지들은 제거된다. H3K27의 여러 변형들도 전사 활성화 과정에서 추가되거나 제거되며, 각 표지들의 추가와 제거는 특정 시점에서 이루어지는 것으로 보인다. 생쥐 글로빈 좌위의 \( \beta \)-major 글로빈 유전자를 모델로 전사 활성 과정 동안의 H3K27 변화를 시간 별로 분석한 연구는 예상처럼 H3K27ac 정도가 전사 활성 유도 후 증가하며, 그 시점은 실질적인 유전자 전사가 시작되기 이전임을 보여준다. 또한 H3K27ac는 활성화되는 유전자뿐만 아니라 LCR에서도 같은 시점에 급격히 증가된다. 이에 반해 글로빈 유전자의 H3K27me2 수준은 전사 활성화 이전에 높게 유지되다가 활성 유도 후 전사가 실질적로 시작되는 시점에서 급격히 감소한다. 그리고 이 글로빈 좌위의 경우, H3K27me3는 전사 활성 유도 이전부터 유전자와 LCR 모두에서 낮은 수준으로 유지되는데, 이것은 조직특이적 유전자 좌위의 기본적 활성 상태와 관련이 있는 것으로 보인다.</p><h1>히스톤 H3K27 변형 연구 방향</h1><p>본 총설에서는 히스톤 H3K27에서 일어나는 메틸화와 아세틸화가 유전자 전사와 어떤 관계가 있는지 살펴봤다. 특히 이 아미노산 잔기에서 일어나는 메틸화는 첨가되는 메틸기의 숫자에 따라 유전자 전사의 활성 및 억제와 각각 다른 관계를 보여주고 있다. 그러나 각 변화들의 기능적 의미와 변화를 촉매하는 효소의 종류 및 작용 기작들은 좀 더 명확히 연구되고 설명되어야 할 것이다. 또한 다른 아미노산 잔기에서 일어나는 변형들과의 관계나 상호 작용, 그리고 뉴클레오좀 리모델링 및 크로마틴 looping 같은 입체 구조 형성과의 관계 및 역할 등도 설명되어야 할 부분이다.</p>