上一章讲了Chipseq用来研究DNA-TF之间的相互关系的原理，其中提到了一点，其中不包括组蛋白跟DNA的相互关系，这一章重点讲一下这个点，以防大家误以为Chipseq不能用来分析DNA+不同组蛋白修饰之间相互关系。
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【这里的蛋白质不包括与DNA一同构成核小体单元的组蛋白，组蛋白属于DNA的结构蛋白】接上文这个地方开始讲起，先介绍下核小体单元。
核小体如上图所示，是由两组H3-H4组蛋白和H2A-H2B二聚体组成的八聚体，以及围绕这个八聚体的146bp的DNA序列片段，还有外围起固定作用的H1组蛋白。它是染色质的主要元件。组蛋白修饰及功能
组蛋白以及相关的组蛋白修饰可以调节或者改变染色质拓扑结构，基因转录和其他过程，包括DNA修复，复制，重组等[1]，最终会导致一些疾病的发生或者细胞分化等[3]。同时，这种修饰还会被传给子代细胞作为表观印记存在[2]（也就是我们所谓的表观遗传，即使DNA序列相同，而表观标记不同，最终也会导致个体的表型等差异）。组蛋白的修饰一般发生在N尾端的一些氨基酸上，例如H3和H4N尾端lysine的甲基化修饰，精氨酸残基的甲基化修饰等，目前研究较多的多为，H3N端的4/9/27/36/79位赖氨酸修饰,H4N端的20位赖氨酸修饰等。一般的修饰包括DAN甲基化，二甲基化，三甲基化，乙酰化等。不同的甲基化或者去除甲基化，以及甲基化程度都会影响相关基因的转录活动，包括激活或者抑制转录等，例如：（1）H3N尾端27号赖氨酸修饰（简写：H3K27）或者H3N尾端9号赖氨酸（H3K9），H4 N尾端20号赖氨酸（H4K20）修饰跟染色质沉默相关；（2）H3N尾端4号赖氨酸（H3K4）修饰跟基因激活相关；（3）H3N尾端36号赖氨酸（H3K36）跟转录延伸相关；
（4）H3K4me3（H3 N尾端4号赖氨酸三甲基化修饰代表激活的启动子，导致对应基因的转录），H3K27me3（H3 N尾端27号赖氨酸三甲基化修饰代表沉默的启动子，导致对应基因的转录关闭）；
上图中不同的甲基化酶或者去甲基化酶可以调节对应基因相关的顺式调控元件的活性[1]，其中KDM4等位甲基化酶或者去甲基化酶，通过对组蛋白尾端不同氨基酸残基的不同甲基化修饰来调节基因转录相关的顺式作用元件的状态，以调控基因的转录活动[5]；
N-terminal tail modifications of H3 and H4. M=methylated, A=acetylated, P=phosphorylated.
| 除了TF以外，还有非编码DNA调控元件，我们又称之为顺式作用元件，包括沉默子、绝缘子、启动子、增强子，这些元件属于DNA上一小短序列，位于相关被调控基因的上游，下游，基因内，或者较远的位置，通过空间位置来调控基因的表达。 |
组蛋白修饰相关研究的意义
组蛋白修饰能够预测染色质的结构状态（例如异染色质【高度折叠，非活性转录区，基因的表达关闭】或者常染色质），区分非编码DNA调控元件和它们的功能状态（是否处于激活或者抑制状态）。因此，使用组蛋白修饰相关的抗体来富集相应组蛋白修饰相关的DNA序列片段，通过测序结合通过数据分析手段，可以寻找基因的启动子，增强子等区域，以及其功能状态，通过结合相应的表型特征，进一步找到由此产生的疾病，或者细胞分化等的生理机制，如下表：
DNA组蛋白甲基化甲基化涉及到的一些癌症，疾病等[4]。
除了组蛋白修饰以外，还有一种是发生在DNA分子上的甲基化修饰，一般发生在CpG岛二核苷酸的胞嘧啶（C）5'碳位共价键上，通过DNA甲基化转移酶的作用，在该位置上加了一个甲基基团，这种改变也会在不改变DNA序列的基础上，引起染色质结构，DNA构象，DNA稳定性以及DNA与蛋白质相互作用方式的改变，从而调控基因的表达。这种甲基化修饰分析使用的就不是Chipseq测序了，而是BSseq测序等。以后有机会了再概述。Reference：
[1]G.V., J. Q., J. F., et al.Lysine-Specific Histone Demethylases Contribute to Cellular Differentiation and Carcinogenesis. Epigenomes 2017, 1(1), 4; https://doi.org/10.3390/epigenomes1010004[2]Yun, M., Wu, J., Workman, J. et al. Readers of histone modifications. Cell Res 21, 564–578 (2011). https://doi.org/10.1038/cr.2011.42
[3]Greer EL, Shi Y (2012) Histone methylation: a dynamic mark in health, disease and inheritance. Nat. Rev. Genet. 13(5), 343–57.https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4073795/
[4]R.A. Hlady, K.D. Robertson,Use of Chromatin Changes as Biomarkers. Chromatin Signaling and Diseases, 2016.
https://www.sciencedirect.com/topics/biochemistry-genetics-and-molecular-biology/histone-modification
[5]https://www.whatisepigenetics.com/histone-modifications/
编辑：Vickymemo
往期回顾：
生信下机数据基础知识(8)-Chipseq概述
生信下机数据基础知识(7)
生信下机数据基础知识(6)
生信下机数据基础知识(5)
