組蛋白甲基化是由組蛋白甲基化轉移酶(histonemethyl transferase，HMT)完成的。甲基化可發生在組蛋白的賴氨酸和精氨酸殘基上，而且賴氨酸殘基能夠發生單、雙、三甲基化，而精氨酸殘基能夠單、雙甲基化，這些不同程度的甲基化極大地增加了組蛋白修飾和調節基因表達的復雜性。甲基化的作用位點在賴氨酸(Lys)、精氨酸(Arg)的側鏈N原子上。組蛋白H3的第4、9、27和36位，H4的第20位Lys，H3的第2、l7、26位及H4的第3位Arg都是甲基化的常見位點。研究表明·，組蛋白精氨酸甲基化是一種相對動態的標記，精氨酸甲基化與基因激活相關，而H3和H4精氨酸的甲基化丟失與基因沉默相關。相反，賴氨酸甲基化似乎是基因表達調控中一種較為穩定的標記。例如，H3第4位的賴氨酸殘基甲基化與基因激活相關，而第9位和第27位賴氨酸甲基化與基因沉默相關。此外，H4—K20的甲基化與基因沉默相關，H3—K36和H3—K79的甲基化與基因激活有關。但應當注意的是，甲基化個數與基因沉默和激活的程度相關。
本信號轉導涉及的信號分子主要包括
Methyl-HistoneH3，NURF，BPTF，SUV39h，HP1，PRC1，SET8，SUV420H，PHF8，MLL，SETD1A，SETD1B，SET7，SET9，ASH1，LSD1，JARID1，JHDM1A，JHDM1B，NSD1，SET2，SMYD2，JMJD1，JMJD2，JMJD3，JMJD6，G9aESET，DOTIL，Ezh2，UTX，PRMT1，PRMT4，PRMT5，PRMT6，PADI4，H3R2me，H3R8me，H3K9me，H3R17me，H3K27me，H4R3me，H3K36me，H3K79me，H4K20me等。
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