CBX5

CBX5（chromobox 5）またはHP1α（heterochromatin protein 1 alpha）は、ヒトではCBX5遺伝子にコードされるタンパク質である。高度に保存されており、ヘテロクロマチン形成に関与する構成する非ヒストンタンパク質ファミリーの1つである、HP1ファミリーに属する。HP1のN末端にはクロモドメインが存在し、メチル化されたリジンに対して作用してエピジェネティックな抑制をもたらす。C末端領域にはクロモシャドウドメイン（英語版）が存在し、ホモ二量体化やさまざまなクロマチン関連非ヒストンタンパク質との相互作用を担う。 HP1αは191アミノ酸から構成される。上述したように、このタンパク質には、N末端のクロモドメイン（CD）とC末端のクロモシャドウドメイン（CSD）の2つのドメインが存在する。CDはメチル化されたヒストンH3リジン9番残基（H3K9）に結合する。CSDはホモ二量体化し、他のさまざまなクロマチン関連非ヒストンタンパク質と相互作用する。この2つのドメインはヒンジ領域で連結されている。 クロモドメインは、3本のストランドのβシートと1本のαヘリックスからなる球状のコンフォメーションをとる。βシートはC末端側に位置するαヘリックスに対してパッキングする。CDのメチル化H3K9への特異的結合は、"hydrophobic box"と呼ばれる3つの疎水性側鎖によって媒介されている。HP1上のその他の部位はH3のN末端テールと相互作用し、柔軟なテール領域は一定の構造をとるようになる。テールの隣接領域の翻訳後修飾によってHP1の結合に影響が生じる場合がある。 CSDの形状はCDとよく似ている。3本のストランドからなるβシートを持つ球状ドメインであるが、αヘリックスは2本存在する。CSDはin vitroでは容易にホモ二量体化し、その結果、PxVxLの特異的コンセンサス配列を有するHP1結合タンパク質を結合するための溝が形成される。 HP1αは主に遺伝子のサイレンシングをもたらす因子として機能し、その作用はCDとメチル化H3K9との相互作用に依存している。CD上に存在するhydrophobic boxは、メチル化リジン残基の結合に適した環境を提供する。HP1αが遺伝子のサイレンシングをもたらす正確な機構は不明であるが、HP1はヘテロクロマチン領域でも迅速に交換されていることが実験的に示されている。このことは、ヘテロクロマチンはHP1が「糊」のように機能することで維持されているのではなく、むしろ多くの因子の動的な競合によってヘテロクロマチン構造と遺伝子の抑制、そしてユークロマチン構造と遺伝子の活性化が維持されていることを示唆している。H3K9がメチル化されている染色体領域ではHP1はより高濃度かつより静的となり、遺伝子が抑制されたヘテロクロマチン構造がもたらされる。 HP1αは進化的に保存されたタンパク質であり、分裂酵母Schizosaccharomyces pombeなどの種からヒトまで広く存在する。ヒトとショウジョウバエのホモログの比較では、N末端のCDとC末端のCSDの保存性がより高く（50–70%のアミノ酸類似性）、ヒンジ領域は比較的低い（25–30%のアミノ酸類似性）。 CBX5（HP1α）は次に挙げる因子と相互作用することが示されている。 CBX1（英語版） CBX3（英語版） CHAF1A（英語版） DNMT3B HDAC4（英語版） HDAC5（英語版） HDAC9（英語版） Ku70 LBR（英語版） MBD1（英語版） MIS12（英語版） SMARCA4 SUV39H1（英語版） TAF4（英語版） TRIM28（英語版） STAT5A（英語版） ^ a b c GRCh38: Ensembl release 89: ENSG00000094916 - Ensembl, May 2017 ^ a b c GRCm38: Ensembl release 89: ENSMUSG00000009575 - Ensembl, May 2017 ^ Human PubMed Reference: ^ Mouse PubMed Reference: ^ “Interaction between an integral protein of the nuclear envelope inner membrane and human chromodomain proteins homologous to Drosophila HP1”. The Journal of Biological Chemistry 271 (25): 14653–6. (Jun 1996). doi:10.1074/jbc.271.25.14653. PMID 8663349.  ^ “Entrez Gene: CBX5 chromobox homolog 5 (HP1 alpha homolog, Drosophila)”. 2023年12月10日閲覧。 ^ a b “OMIM Entry- * 604478 - CHROMOBOX HOMOLOG 5; CBX5”. omim.org. 2015年11月2日閲覧。 ^ a b c d “The heterochromatin protein 1 family”. Genome Biol 7 (7): 228. (2006). doi:10.1186/gb-2006-7-7-228. PMC 1779566. PMID 17224041. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC1779566/.  ^ a b c d e f g Hiragami, K (15 August 2005). “Heterochromatin Protein 1: a pervasive controlling influence”. Cellular and Molecular Life Sciences 62 (23): 2711–2726. doi:10.1007/s00018-005-5287-9. PMID 16261261.  ^ “CBX5 chromobox homolog 5 [Homo sapiens (human) - Gene - NCBI]”. www.ncbi.nlm.nih.gov. 2015年10月16日閲覧。 ^ a b c “Heterochromatin formation in mammalian cells: interaction between histones and HP1 proteins”. Molecular Cell 7 (4): 729–39. (Apr 2001). doi:10.1016/S1097-2765(01)00218-0. hdl:10261/308369. PMID 11336697.  ^ a b “The methyl-CpG binding protein MBD1 interacts with the p150 subunit of chromatin assembly factor 1”. Molecular and Cellular Biology 23 (9): 3226–36. (May 2003). doi:10.1128/mcb.23.9.3226-3236.2003. PMC 153189. PMID 12697822. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC153189/.  ^ a b “Molecular determinants for targeting heterochromatin protein 1-mediated gene silencing: direct chromoshadow domain-KAP-1 corepressor interaction is essential”. Molecular and Cellular Biology 20 (17): 6449–65. (Sep 2000). doi:10.1128/mcb.20.17.6449-6465.2000. PMC 86120. PMID 10938122. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC86120/.  ^ “Suv39h-mediated histone H3 lysine 9 methylation directs DNA methylation to major satellite repeats at pericentric heterochromatin”. Current Biology 13 (14): 1192–200. (Jul 2003). doi:10.1016/s0960-9822(03)00432-9. PMID 12867029.  ^ a b c d “Association of class II histone deacetylases with heterochromatin protein 1: potential role for histone methylation in control of muscle differentiation”. Molecular and Cellular Biology 22 (20): 7302–12. (Oct 2002). doi:10.1128/mcb.22.20.7302-7312.2002. PMC 139799. PMID 12242305. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC139799/.  ^ “Human Ku70 interacts with heterochromatin protein 1alpha”. The Journal of Biological Chemistry 276 (11): 8321–7. (Mar 2001). doi:10.1074/jbc.M008779200. PMID 11112778.  ^ “Interaction between an integral protein of the nuclear envelope inner membrane and human chromodomain proteins homologous to Drosophila HP1”. The Journal of Biological Chemistry 271 (25): 14653–6. (Jun 1996). doi:10.1074/jbc.271.25.14653. PMID 8663349.  ^ a b “Methyl-CpG binding domain 1 (MBD1) interacts with the Suv39h1-HP1 heterochromatic complex for DNA methylation-based transcriptional repression”. The Journal of Biological Chemistry 278 (26): 24132–8. (Jun 2003). doi:10.1074/jbc.M302283200. PMID 12711603.  ^ “A conserved Mis12 centromere complex is linked to heterochromatic HP1 and outer kinetochore protein Zwint-1”. Nature Cell Biology 6 (11): 1135–41. (Nov 2004). doi:10.1038/ncb1187. PMID 15502821.  ^ a b “Selective interaction between the chromatin-remodeling factor BRG1 and the heterochromatin-associated protein HP1alpha”. The EMBO Journal 21 (21): 5797–806. (Nov 2002). doi:10.1093/emboj/cdf560. PMC 131057. PMID 12411497. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC131057/.  ^ “Towards a proteome-scale map of the human protein-protein interaction network”. Nature 437 (7062): 1173–8. (Oct 2005). Bibcode: 2005Natur.437.1173R. doi:10.1038/nature04209. PMID 16189514.  ^ “Isoform-specific interaction of HP1 with human TAFII130”. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 99 (9): 5919–24. (Apr 2002). Bibcode: 2002PNAS...99.5919V. doi:10.1073/pnas.092025499. PMC 122877. PMID 11959914. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC122877/.  ^ “Cell differentiation induces TIF1beta association with centromeric heterochromatin via an HP1 interaction”. Journal of Cell Science 115 (Pt 17): 3439–48. (Sep 2002). doi:10.1242/jcs.115.17.3439. PMID 12154074.  ^ “Unphosphorylated STAT5A stabilizes heterochromatin and suppresses tumor growth”. Proc Natl Acad Sci U S A 110 (25): 10213–10218. (Jun 2013). Bibcode: 2013PNAS..11010213H. doi:10.1073/pnas.1221243110. PMC 3690839. PMID 23733954. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3690839/.  “Molecular cloning of a human homologue of Drosophila heterochromatin protein HP1 using anti-centromere autoantibodies with anti-chromo specificity”. Journal of Cell Science 104 (2): 573–82. (Feb 1993). doi:10.1242/jcs.104.2.573. PMID 8505380. https://openscholarship.wustl.edu/bio_facpubs/215.  “Human homolog of Drosophila heterochromatin-associated protein 1 (HP1) is a DNA-binding protein which possesses a DNA-binding motif with weak similarity to that of human centromere protein C (CENP-C)”. Journal of Biochemistry 120 (1): 153–9. (Jul 1996). doi:10.1093/oxfordjournals.jbchem.a021378. PMID 8864858.  “Domain-specific interactions of human HP1-type chromodomain proteins and inner nuclear membrane protein LBR”. The Journal of Biological Chemistry 272 (23): 14983–9. (Jun 1997). doi:10.1074/jbc.272.23.14983. PMID 9169472.  “Stage-specific expression of polycomb group genes in human bone marrow cells”. Blood 91 (4): 1216–24. (Feb 1998). doi:10.1182/blood.V91.4.1216. PMID 9454751.  “INCENP centromere and spindle targeting: identification of essential conserved motifs and involvement of heterochromatin protein HP1”. The Journal of Cell Biology 143 (7): 1763–74. (Dec 1998). doi:10.1083/jcb.143.7.1763. PMC 2175214. PMID 9864353. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC2175214/.  “Localization and phosphorylation of HP1 proteins during the cell cycle in mammalian cells”. Chromosoma 108 (4): 220–34. (Aug 1999). doi:10.1007/s004120050372. PMID 10460410.  “Heterochromatin dynamics in mouse cells: interaction between chromatin assembly factor 1 and HP1 proteins”. Molecular Cell 4 (4): 529–40. (Oct 1999). doi:10.1016/S1097-2765(00)80204-X. PMID 10549285.  “Interaction with members of the heterochromatin protein 1 (HP1) family and histone deacetylation are differentially involved in transcriptional silencing by members of the TIF1 family”. The EMBO Journal 18 (22): 6385–95. (Nov 1999). doi:10.1093/emboj/18.22.6385. PMC 1171701. PMID 10562550. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC1171701/.  “Heterochromatin protein 1 binds to nucleosomes and DNA in vitro”. The Journal of Biological Chemistry 275 (36): 28332–8. (Sep 2000). doi:10.1074/jbc.M003493200. PMID 10882726.  “Molecular determinants for targeting heterochromatin protein 1-mediated gene silencing: direct chromoshadow domain-KAP-1 corepressor interaction is essential”. Molecular and Cellular Biology 20 (17): 6449–65. (Sep 2000). doi:10.1128/MCB.20.17.6449-6465.2000. PMC 86120. PMID 10938122. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC86120/.  “Human Ku70 interacts with heterochromatin protein 1alpha”. The Journal of Biological Chemistry 276 (11): 8321–7. (Mar 2001). doi:10.1074/jbc.M008779200. PMID 11112778.  “Methylation of histone H3 lysine 9 creates a binding site for HP1 proteins”. Nature 410 (6824): 116–20. (Mar 2001). doi:10.1038/35065132. PMID 11242053.  “Selective recognition of methylated lysine 9 on histone H3 by the HP1 chromo domain”. Nature 410 (6824): 120–4. (Mar 2001). doi:10.1038/35065138. PMID 11242054.  “Heterochromatin formation in mammalian cells: interaction between histones and HP1 proteins”. Molecular Cell 7 (4): 729–39. (Apr 2001). doi:10.1016/S1097-2765(01)00218-0. hdl:10261/308369. PMID 11336697.  “INCENP is required for proper targeting of Survivin to the centromeres and the anaphase spindle during mitosis”. Current Biology 11 (11): 886–90. (Jun 2001). doi:10.1016/S0960-9822(01)00238-X. PMID 11516652.  “The Ki-67 protein interacts with members of the heterochromatin protein 1 (HP1) family: a potential role in the regulation of higher-order chromatin structure”. The Journal of Pathology 196 (2): 135–44. (Feb 2002). doi:10.1002/path.1016. PMID 11793364.  “Isolating human transcription factor targets by coupling chromatin immunoprecipitation and CpG island microarray analysis”. Genes & Development 16 (2): 235–44. (Jan 2002). doi:10.1101/gad.943102. PMC 155318. PMID 11799066. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC155318/.  “Molecular behavior in living mitotic cells of human centromere heterochromatin protein HPLalpha ectopically expressed as a fusion to red fluorescent protein”. Cell Structure and Function 26 (6): 705–18. (Dec 2001). doi:10.1247/csf.26.705. PMID 11942629.  “Isoform-specific interaction of HP1 with human TAFII130”. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 99 (9): 5919–24. (Apr 2002). Bibcode: 2002PNAS...99.5919V. doi:10.1073/pnas.092025499. PMC 122877. PMID 11959914. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC122877/.  HP1 Human CBX5 genome location and CBX5 gene details page in the UCSC Genome Browser.