H3K36me - H3K36me

H3K36me является эпигенетический модификация белка упаковки ДНК Гистон H3, в частности, моно-метилирование на 36-м лизин остаток белка гистона H3.

Существуют различные модификации H3K36, такие как фосфорилирование, метилирование, ацетилирование и убиквитилирование, которые имеют много важных биологических процессов.[1] Метилирование H3K36 особенно сказывается на репрессии транскрипции, альтернативном сплайсинге, дозовой компенсации, репликации и репарации ДНК, метилировании ДНК и передаче памяти об экспрессии генов от родителей к потомству во время развития.[1]

Номенклатура

H3K36me2 указывает диметилирование из лизин 36 на субъединице белка гистона H3:[2]

Сокр.Смысл
H3Семейство гистонов H3
Kстандартное сокращение для лизина
36положение аминокислотного остатка

(считая от N-конца)

мнеметильная группа
1количество добавленных метильных групп

Метилирование лизина

На этой диаграмме показано прогрессирующее метилирование остатка лизина. Моно-метилирование означает метилирование, присутствующее в H3K36me1.

Метилирование лизина - это добавление метильной группы к лизину гистоновых белков.[3] Это происходит через гистоновую лизинметилтрансферазу (HMTase), которая использует S-аденозилметионин для специфического размещения метильной группы на остатках гистона Lys или Arg.[1] До сих пор было обнаружено только восемь специфических ферментов млекопитающих, которые могут метилировать H3K36 in vitro и / или in vivo, все из которых имеют идентичные каталитические домены SET, но разные предпочтения для остатков Lys36 в разных состояниях метилирования.[1]

Модификации гистонов

Геномная ДНК эукариотических клеток обернута вокруг специальных белковых молекул, известных как гистоны. Комплексы, образованные петлей ДНК, известны как хроматин. Основной структурной единицей хроматина является нуклеосома, состоящий из основного октамера гистонов (H2A, H2B, H3, и H4 ), а также линкерный гистон и около 180 пар оснований ДНК, обернутых вокруг него. Эти гистоны ядра богаты остатками лизина и аргинина. Карбоксильный (C) конец этих гистонов участвует во взаимодействиях гистонов с гистонами, а также во взаимодействиях гистонов с ДНК. Амино (N) концевые заряженные хвосты являются участком посттрансляционных модификаций, таких как та, которая наблюдается в H3K36me3.[4][5]

Эпигенетические последствия

Посттрансляционная модификация гистоновых хвостов с помощью модифицирующих гистонов комплексов или комплексов ремоделирования хроматина интерпретируется клеткой и приводит к сложному комбинаторному транскрипционному выходу. Считается, что гистоновый код диктует экспрессию генов за счет сложного взаимодействия между гистонами в определенной области.[6] Текущее понимание и интерпретация гистонов исходят из двух крупномасштабных проектов: КОДИРОВАТЬ и эпигеномная дорожная карта.[7] Целью эпигеномного исследования было изучить эпигенетические изменения по всему геному. Это привело к состояниям хроматина, которые определяют области генома путем группирования взаимодействий различных белков и / или модификаций гистонов вместе. Состояние хроматина исследовали в Дрозофила клетки, глядя на место связывания белков в геноме. Использование ChIP-секвенирование выявили участки в геноме, характеризующиеся различной полосатостью.[8] Различные стадии развития были профилированы и у Drosophila, акцент был сделан на актуальности модификации гистонов.[9] Анализ полученных данных привел к определению состояний хроматина на основе модификаций гистонов.[10] Были нанесены на карту определенные модификации, и было замечено, что обогащение локализовалось в определенных геномных регионах. Было обнаружено пять модификаций коровых гистонов, каждая из которых связана с различными функциями клеток.

Геном человека был аннотирован состояниями хроматина. Эти аннотированные состояния могут использоваться как новые способы аннотирования генома независимо от базовой последовательности генома. Эта независимость от последовательности ДНК обеспечивает эпигенетический характер модификаций гистонов. Состояние хроматина также полезно для идентификации регуляторных элементов, не имеющих определенной последовательности, таких как энхансеры. Этот дополнительный уровень аннотации позволяет глубже понять клеточно-специфическую регуляцию генов.[11]

Методы

Гистоновую метку H3K36me можно обнаружить различными способами:

  1. Хроматин Иммунопреципитация Последовательность действий (ChIP-секвенирование ) измеряет количество обогащенной ДНК после связывания с целевым белком и иммунопреципитации. Это приводит к хорошей оптимизации и используется in vivo для выявления связывания ДНК с белком, происходящего в клетках. ChIP-Seq можно использовать для идентификации и количественного определения различных фрагментов ДНК для различных модификаций гистонов вдоль геномной области.[12]
  2. Секвенирование микрококковой нуклеазы (MNase-seq) используется для исследования областей, которые связаны с хорошо расположенными нуклеосомами. Использование фермента микрококковой нуклеазы используется для определения положения нуклеосом. Хорошо расположен нуклеосомы как видно, имеют обогащение последовательностей.[13]
  3. Анализ на секвенирование хроматина, доступного для транспозаз (ATAC-seq), используется для изучения областей, свободных от нуклеосом (открытый хроматин). Использует гиперактивный Транспозон Tn5 чтобы выделить локализацию нуклеосом.[14][15][16]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ а б c d Вагнер Э.Дж., Карпентер ПБ (январь 2012 г.). "Понимание языка метилирования Lys36 гистона H3". Обзоры природы. Молекулярная клеточная биология. 13 (2): 115–26. Дои:10.1038 / nrm3274. ЧВК  3969746. PMID  22266761.
  2. ^ Блейки Калифорния, Литт, Мэриленд (30 ноября 2015 г.). «Глава 2 - Модификации гистонов - модели и механизмы». In Huang S, Litt MD, Blakey CA (ред.). Экспрессия и регуляция эпигенетических генов. Лондон: Elsevier / Academic Press. С. 21–38. Дои:10.1016 / B978-0-12-799958-6.00002-0. ISBN  978-0-12-799958-6.
  3. ^ Ван З., Лю Х. (август 2019 г.). «Метилирование лизина регулирует заболевания нервной системы». Нейропептиды. 76: 101929. Дои:10.1016 / j.npep.2019.04.004. PMID  31076097.
  4. ^ Рутенбург AJ, Li H, Patel DJ, Allis CD (декабрь 2007 г.). «Многовалентное взаимодействие модификаций хроматина за счет связанных связывающих модулей». Обзоры природы. Молекулярная клеточная биология. 8 (12): 983–94. Дои:10.1038 / nrm2298. ЧВК  4690530. PMID  18037899.
  5. ^ Кузаридес Т. (февраль 2007 г.). «Модификации хроматина и их функции». Клетка. 128 (4): 693–705. Дои:10.1016 / j.cell.2007.02.005. PMID  17320507.
  6. ^ Jenuwein T, Allis CD (август 2001 г.). «Перевод гистонового кода». Наука. 293 (5532): 1074–80. Дои:10.1126 / science.1063127. PMID  11498575.
  7. ^ Бирни Э, Стаматояннопулос Ж.А., Дутта А., Гиго Р., Джингерас Т.Р., Маргулис Э.Х. и др. (Консорциум проектов ENCODE) (июнь 2007 г.). «Идентификация и анализ функциональных элементов в 1% генома человека в рамках пилотного проекта ENCODE». Природа. 447 (7146): 799–816. Bibcode:2007Натура.447..799Б. Дои:10.1038 / природа05874. ЧВК  2212820. PMID  17571346.
  8. ^ Филион Дж. Дж., Ван Беммель Дж. Г., Брауншвейг Ю., Талхаут В., Кинд Дж., Уорд Л. Д. и др. (Октябрь 2010 г.). «Систематическое картирование расположения белков выявляет пять основных типов хроматина в клетках дрозофилы». Клетка. 143 (2): 212–24. Дои:10.1016 / j.cell.2010.09.009. ЧВК  3119929. PMID  20888037.
  9. ^ Рой С., Эрнст Дж., Харченко П.В., Херадпур П., Негре Н., Итон М.Л. и др. (Консорциум modENCODE) (декабрь 2010 г.). «Идентификация функциональных элементов и регуляторных цепей с помощью Drosophila modENCODE». Наука. 330 (6012): 1787–97. Bibcode:2010Научный ... 330.1787R. Дои:10.1126 / science.1198374. ЧВК  3192495. PMID  21177974.
  10. ^ Харченко П.В., Алексеенко А.А., Шварц Ю.Б., Минода А., Риддл Н.С., Эрнст Дж. И др. (Март 2011 г.). «Комплексный анализ хроматина у Drosophila melanogaster». Природа. 471 (7339): 480–5. Bibcode:2011Натура.471..480K. Дои:10.1038 / природа09725. ЧВК  3109908. PMID  21179089.
  11. ^ Кундаже А., Меулеман В., Эрнст Дж., Биленки М., Йен А., Херави-Муссави А. и др. (Консорциум Roadmap Epigenomics) (февраль 2015 г.). «Интегративный анализ 111 эталонных эпигеномов человека». Природа. 518 (7539): 317–30. Bibcode:2015Натура.518..317.. Дои:10.1038 / природа14248. ЧВК  4530010. PMID  25693563.
  12. ^ «IP-секвенирование всего генома хроматина (ChIP-Seq)» (PDF). Иллюмина. Проверено 23 октября 2019 года.
  13. ^ «MAINE-Seq / Mnase-Seq». иллюмина. Проверено 23 октября 2019.
  14. ^ Буэнростро Д.Д., Ву Б., Чанг Х.Й., Гринлиф ВДЖ (январь 2015 г.). «ATAC-seq: метод определения доступности хроматина для всего генома». Текущие протоколы в молекулярной биологии. 109 (1): 21.29.1–21.29.9. Дои:10.1002 / 0471142727.mb2129s109. ЧВК  4374986. PMID  25559105.
  15. ^ Шеп А.Н., Буэнростро Д.Д., Денни С.К., Шварц К., Шерлок Г., Гринлиф В.Дж. (ноябрь 2015 г.). «Структурированные отпечатки пальцев нуклеосом позволяют с высоким разрешением картировать архитектуру хроматина в регуляторных областях». Геномные исследования. 25 (11): 1757–70. Дои:10.1101 / гр.192294.115. ЧВК  4617971. PMID  26314830.
  16. ^ Сонг Л., Кроуфорд Дж. Э. (февраль 2010 г.). «DNase-seq: метод высокого разрешения для картирования активных регуляторных элементов гена в геноме из клеток млекопитающих». Протоколы Колд-Спринг-Харбор. 2010 (2): pdb.prot5384. Дои:10.1101 / pdb.prot5384. ЧВК  3627383. PMID  20150147.