히스톤 탈아세틸화효소(영어: histone deacetylase, HDAC, EC 3.5.1.98)는 히스톤 단백질의 ε-N-아세틸리신 아미노산 잔기에서 아세틸기(O=C-CH₃)를 제거하는 가수분해 효소군이다. 이 효소는 히스톤 아세틸기전이효소(histone acetyltransferase, HAT)의 작용과 반대되는 기능을 수행한다. 히스톤 탈아세틸화효소는 히스톤뿐만 아니라 비히스톤 단백질의 리신 잔기도 기질로 삼기 때문에, 기능에 기반하여 리신 탈아세틸화효소(lysine deacetylase, KDAC)라고도 불린다.
히스톤 꼬리는 일반적으로 리신과 아르기닌의 아민기로 인해 양전하를 띠며, 이는 음전하를 띤 DNA 골격과의 결합을 촉진한다. 아세틸화는 히스톤의 양전하를 중화시켜 DNA와의 결합을 약화시키고 염색질을 팽창시켜 전사가 일어날 수 있게 한다. 히스톤 탈아세틸화효소는 이 아세틸기를 제거하여 히스톤과 DNA 간의 친화성을 높이고 염색질을 응축시킴으로써 전사를 억제한다. 따라서 이 효소는 일반적으로 유전자 발현을 억제하는 방향으로 작용한다.
인간 게놈에는 18종의 HDAC 단백질이 존재하며, 이들은 효모 유래 효소와의 서열 상동성 및 도메인 구조에 따라 4가지 클래스로 분류된다. 클래스 I(HDAC1, 2, 3, 8)은 효모 Rpd3와 상동성을 가지며 주로 핵에 위치한다. 클래스 II는 다시 IIa(HDAC4, 5, 7, 9)와 IIb(HDAC6, 10)로 세분되며, 핵과 세포질 사이를 이동할 수 있다. 클래스 IV는 HDAC11 하나만으로 구성된다. 이들 클래스 I, II, IV는 촉매 활성에 아연(Zn²⁺)을 보조인자로 필요로 하는 금속 의존성 효소이다. 이와 달리 클래스 III(시르투인, SIRT1~7)은 NAD⁺를 보조인자로 사용하며 구조적, 기작적으로 구별된다.
HDAC는 다중 단백질 복합체의 일부로 기능하는 경우가 많다. HDAC1과 HDAC2는 CoREST, NuRD, SIN3, MiDAC 등 여러 염색질 변형 복합체의 구성 요소로 존재한다. HDAC3는 NCoR/SMRT 코리프레서 복합체와 결합하여 활성을 나타낸다. HDAC6는 미세소관 결합 효소로, 튜불린, Hsp90, 코르탁틴 등을 탈아세틸화하며 세포질 내 다양한 생물학적 과정에 관여한다.
HDAC의 기능 이상은 암, 신경계 질환, 염증성 질환 등 다양한 질병과 연관되어 있다. HDAC 저해제(HDACi)는 항암제로 개발되어, 보리노스타트(SAHA, 2006년), 로미뎁신(2009년) 등이 피부 T세포 림프종 치료제로 FDA 승인을 받았다. 또한 발프로산과 같은 HDAC 저해제는 기분 안정제 및 항경련제로 정신의학과 신경학 분야에서 오랜 사용 역사를 가지고 있다. 최근에는 HDAC의 비히스톤 단백질 기질에 대한 연구와 동형 효소 선택적 저해제 개발이 활발히 진행되고 있다.
