結構生物化學/PHD 指
植物同源結構域 (PHD) 鋅指是存在於修飾染色質並介導基因轉錄中分子相互作用的蛋白質中的保守模組。 PHD 鋅指最初被發現參與基因轉錄和賴氨酸甲基化組蛋白 H3 的識別。 最近，研究表明 PHD 指還具有複雜的組蛋白序列讀取能力，該能力由各種組蛋白修飾之間的相互作用決定。 這些研究強調了 PHD 指作為基因組閱讀器在功能方面的作用，這些閱讀器可以透過募集染色質調節因子和其它轉錄因子的多蛋白複合物來控制基因表達。
植物同源結構域由大約 50-80 個氨基酸殘基組成，這些殘基具有不同的序列，包含出現在許多染色質相關蛋白中的特定鋅結合基序。 PHD 摺疊模式由兩個反平行 β 摺疊和一個 C 端 α 螺旋組成，這兩個 α 螺旋由兩個鋅原子穩定。 PHD 指讀取組蛋白 H3 的 N 端尾部（H3K4 的甲基化以及在較小程度上 H3R2 的甲基化狀態和 H3K14 的乙醯化）。
據報道，所有 PHD 指結構都透過與 H3 的前六個 N 端殘基相互作用來結合組蛋白 H3，但有兩個殘基除外。
PHD 指讓科學家如此著迷的原因是，這些結構域的尺寸最小，這使得它們可以成為通用的表觀基因組閱讀器。 更重要的是，從這些最新研究中揭示的 PHD 指的結構-功能關係說明了蛋白質模組的功能多樣性如何透過對結構特徵或配體結合位點附近氨基酸殘基的進化變化而實現。 此外，由於 PHD 序列保守性低且結構可塑性適應性強，因此未來在 PHD 識別結構域中看到其它修飾的發生並不奇怪。
BPTF-PHD 結構揭示了可以讀取 H3K4me3 的 PHD 指的主要特徵。 結合透過芳香籠發生，其中三甲基銨基團透過範德華力和陽離子-π相互作用穩定，這與在染色質結構域、MBT、PWWP 和 Tudor 結構域中觀察到的類似。 這個芳香籠由一個 Trp 和三個 Tyr 殘基組成； 它有三個面和一個超出 H3K4me3 末端的“蓋子”。 隨後確定的其它指與 H3K4me3 肽複合物的結構表明，該籠變化很大，可能包含兩種到四種芳香和疏水殘基的組合。 參與芳香籠的這些殘基往往出現在序列中的相似位置。 最保守的位置是位於 β1 鏈開始處的不可變 Trp 殘基，然後是位於 β2 位置處的芳香或疏水殘基。 一般來說，用於形成芳香籠的殘基存在於結構中剛性的部分，例如 β 鏈或靠近 Zn 協調 Cys 殘基。 至少兩個芳香殘基，包括位於 1 位置的不可變 Trp，似乎是 H3K4me3 結合所必需的。
迄今為止觀察到的最簡單的芳香籠是 jumonji 的芳香籠，它是富含 AT 的相互作用結構域 1A (JARID1A)，它僅由兩個 Trp 殘基組成，分別位於 1 和 2 位置。 與 JARID1A 一起，重組活性基因 2 (RAG2) 和髓樣/淋巴樣或混合譜系白血病-1 (MLL1) 的芳香籠缺少其它所有 PHD 指芳香籠中在 3 位置存在的“蓋子”殘基。 此外，在 MLL1 中位於 V 位置的 Y1581 在結合時會發生構象變化，而在其它 PHD 指中未觀察到這種變化。 在 H3K4 結合區域觀察到輕微的變化，該區域存在於酵母同源物哺乳動物 ING1 (Yng1)、轉錄起始因子 TFIID 亞基 3 (TAF3)、pygopus 同源物 1(PYGO)、組蛋白抑制劑 (ING4) 和 ING 家族其它 PHD 指中，這些 PHD 指具有帶電 (Asp) 或親水 (Ser) 殘基，這些殘基靠近位於 4 或 5 位置的 H3K4 殘基。 在這些 PHD 指中，只有 PYGO 中位於 5 位置的帶電殘基透過略微改變對二甲基化形式的 K4 (H3K4me2) 的親和力來發揮作用，使得遊離 PHD 對 H3K4me 和 H3K4me2 的親和力幾乎相同，並且在 PHD-HD1 複合物中表現出對 H3K4me2 比對 H3K4me1 和 H3k4me3 略微的偏好。 儘管其它 PHD 中的 Ser 和 ASP 殘基有助於 H3 結合，但它們透過與 K4 以外的殘基相互作用來實現這一點。
BPTF 中的突變研究表明，芳香盒中存在負電荷殘基可以改變其它 PHD 指的結合選擇性。 當野生型 BPTF（對 H3K4me3 比對 H3K4me2 表現出偏好）發生突變時，親和力發生變化，從而導致對 H3K4me2 比對 H3K4me3 表現出偏好。 因此，H3K4me3 與 H3K4me2 的相對親和力可以透過 PHD 指序列內的細微變化進行調節。 但是，這些親和力微小差異的生物學影響尚不清楚。
Sanchez, Roberto 和 Zhou Ming-Ming。 “PHD 指：通用的表觀基因組閱讀器。” 趨勢生化科學。 2011 年 7 月；36(7):364-72。 2011 年 4 月 21 日線上發表。 < http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0968000411000491>