结构生物化学/PHD 指
植物同源结构域 (PHD) 锌指是存在于修饰染色质并介导基因转录中分子相互作用的蛋白质中的保守模块。 PHD 锌指最初被发现参与基因转录和赖氨酸甲基化组蛋白 H3 的识别。 最近，研究表明 PHD 指还具有复杂的组蛋白序列读取能力，该能力由各种组蛋白修饰之间的相互作用决定。 这些研究强调了 PHD 指作为基因组阅读器在功能方面的作用，这些阅读器可以通过募集染色质调节因子和其它转录因子的多蛋白复合物来控制基因表达。
植物同源结构域由大约 50-80 个氨基酸残基组成，这些残基具有不同的序列，包含出现在许多染色质相关蛋白中的特定锌结合基序。 PHD 折叠模式由两个反平行 β 折叠和一个 C 端 α 螺旋组成，这两个 α 螺旋由两个锌原子稳定。 PHD 指读取组蛋白 H3 的 N 端尾部（H3K4 的甲基化以及在较小程度上 H3R2 的甲基化状态和 H3K14 的乙酰化）。
据报道，所有 PHD 指结构都通过与 H3 的前六个 N 端残基相互作用来结合组蛋白 H3，但有两个残基除外。
PHD 指让科学家如此着迷的原因是，这些结构域的尺寸最小，这使得它们可以成为通用的表观基因组阅读器。 更重要的是，从这些最新研究中揭示的 PHD 指的结构-功能关系说明了蛋白质模块的功能多样性如何通过对结构特征或配体结合位点附近氨基酸残基的进化变化而实现。 此外，由于 PHD 序列保守性低且结构可塑性适应性强，因此未来在 PHD 识别结构域中看到其它修饰的发生并不奇怪。
BPTF-PHD 结构揭示了可以读取 H3K4me3 的 PHD 指的主要特征。 结合通过芳香笼发生，其中三甲基铵基团通过范德华力和阳离子-π相互作用稳定，这与在染色质结构域、MBT、PWWP 和 Tudor 结构域中观察到的类似。 这个芳香笼由一个 Trp 和三个 Tyr 残基组成； 它有三个面和一个超出 H3K4me3 末端的“盖子”。 随后确定的其它指与 H3K4me3 肽复合物的结构表明，该笼变化很大，可能包含两种到四种芳香和疏水残基的组合。 参与芳香笼的这些残基往往出现在序列中的相似位置。 最保守的位置是位于 β1 链开始处的不可变 Trp 残基，然后是位于 β2 位置处的芳香或疏水残基。 一般来说，用于形成芳香笼的残基存在于结构中刚性的部分，例如 β 链或靠近 Zn 协调 Cys 残基。 至少两个芳香残基，包括位于 1 位置的不可变 Trp，似乎是 H3K4me3 结合所必需的。
迄今为止观察到的最简单的芳香笼是 jumonji 的芳香笼，它是富含 AT 的相互作用结构域 1A (JARID1A)，它仅由两个 Trp 残基组成，分别位于 1 和 2 位置。 与 JARID1A 一起，重组活性基因 2 (RAG2) 和髓样/淋巴样或混合谱系白血病-1 (MLL1) 的芳香笼缺少其它所有 PHD 指芳香笼中在 3 位置存在的“盖子”残基。 此外，在 MLL1 中位于 V 位置的 Y1581 在结合时会发生构象变化，而在其它 PHD 指中未观察到这种变化。 在 H3K4 结合区域观察到轻微的变化，该区域存在于酵母同源物哺乳动物 ING1 (Yng1)、转录起始因子 TFIID 亚基 3 (TAF3)、pygopus 同源物 1(PYGO)、组蛋白抑制剂 (ING4) 和 ING 家族其它 PHD 指中，这些 PHD 指具有带电 (Asp) 或亲水 (Ser) 残基，这些残基靠近位于 4 或 5 位置的 H3K4 残基。 在这些 PHD 指中，只有 PYGO 中位于 5 位置的带电残基通过略微改变对二甲基化形式的 K4 (H3K4me2) 的亲和力来发挥作用，使得游离 PHD 对 H3K4me 和 H3K4me2 的亲和力几乎相同，并且在 PHD-HD1 复合物中表现出对 H3K4me2 比对 H3K4me1 和 H3k4me3 略微的偏好。 尽管其它 PHD 中的 Ser 和 ASP 残基有助于 H3 结合，但它们通过与 K4 以外的残基相互作用来实现这一点。
BPTF 中的突变研究表明，芳香盒中存在负电荷残基可以改变其它 PHD 指的结合选择性。 当野生型 BPTF（对 H3K4me3 比对 H3K4me2 表现出偏好）发生突变时，亲和力发生变化，从而导致对 H3K4me2 比对 H3K4me3 表现出偏好。 因此，H3K4me3 与 H3K4me2 的相对亲和力可以通过 PHD 指序列内的细微变化进行调节。 但是，这些亲和力微小差异的生物学影响尚不清楚。
Sanchez, Roberto 和 Zhou Ming-Ming。 “PHD 指：通用的表观基因组阅读器。” 趋势生化科学。 2011 年 7 月；36(7):364-72。 2011 年 4 月 21 日在线发表。 < http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0968000411000491>