H3K56ac - H3K56ac

H3K56ac является эпигенетический модификация белка упаковки ДНК Гистон H3. Это знак, обозначающий ацетилирование на 56-м лизин остаток белка гистона H3.

Это ковалентный модификация, известная как знак недавно воспроизведенного хроматин а также независимая от репликации замена гистонов.

H3K56ac важен для ремоделирования хроматина и служит маркером новых нуклеосом во время репликации ДНК, но его роль в клеточном цикле обсуждается.

Лизин 56 расположен на аминоконцевой αN-спирали и близко к участку, где ДНК входит и выходит из нуклеосомы. Исследования дрожжей могут не относиться к млекопитающим. Клетки млекопитающих не экспрессируют Шляпы с высокой специфичностью к K56.

Сиртуины может катализировать удаление ацетильной группы из K56[1] Уровни H3K56ac повышены при раке и плюрипотентный клетки.TRIM66 читает без изменений H3R2K4 и H3K56ac для ответа на повреждение ДНК.


Ацетилирование и деацетилирование лизина

Ацетилирование лизина

Белки обычно ацетилируются на лизин остатков, и эта реакция зависит от ацетил-кофермент А в качестве донора ацетильной группы. ацетилирование и деацетилирование гистонов, гистоновые белки ацетилируются и деацетилируются по остаткам лизина в N-концевом хвосте как часть генная регуляция. Обычно эти реакции катализируются ферменты с гистонацетилтрансфераза (HAT) или гистоновая деацетилаза (HDAC), хотя HAT и HDAC также могут изменять статус ацетилирования негистоновых белков.[2]

Регуляция факторов транскрипции, эффекторных белков, молекулярные шапероны, а белки цитоскелета путем ацетилирования и деацетилирования являются важным посттрансляционным регуляторным механизмом.[3] Эти регуляторные механизмы аналогичны фосфорилированию и дефосфорилированию под действием киназы и фосфатазы. Не только состояние ацетилирования белка может изменять его активность, но и недавнее предположение, что это посттрансляционная модификация может также пересекаться с фосфорилирование, метилирование, убиквитинирование, сумоилирование и другие для динамического контроля клеточной сигнализации.[4][5][6]

В области эпигенетика, ацетилирование гистонов (и деацетилирование ), как было показано, являются важными механизмами в регуляции транскрипции генов. Однако гистоны - не единственные белки, регулируемые посттрансляционный ацетилирование.

Номенклатура

H3K56ac указывает на ацетилирование лизин 56-я субъединица белка гистона H3:[7]

Сокр.Смысл
H3Семейство гистонов H3
Kстандартное сокращение для лизина
56положение аминокислотный остаток
(считая от N-конца)
acацетильная группа

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: он состоит из основного октамера гистонов (H2A, H2B, H3 и H4), а также линкерного гистона и около 180 пар оснований ДНК. Эти гистоны ядра богаты остатками лизина и аргинина. Карбоксильный (С) конец этих гистонов способствует взаимодействию гистонов с гистонами, а также взаимодействиям гистонов с ДНК. Амино (N) -концевые заряженные хвосты являются местом посттрансляционных модификаций, таких как та, что показана на H3K36me3.[8][9]

Эпигенетические последствия

Пост-трансляционная модификация гистоновых хвостов с помощью комплексов модификации гистонов или комплексов ремоделирования хроматина интерпретируется клеткой и приводит к сложному комбинаторному транскрипционному выходу. Считается, что Код гистона диктует экспрессию генов за счет сложного взаимодействия между гистонами в определенной области.[10] Текущее понимание и интерпретация гистонов происходит из двух крупномасштабных проектов: КОДИРОВАТЬ и эпигеномная дорожная карта.[11] 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. Состояния хроматина исследовали в клетках дрозофилы, глядя на место связывания белков в геноме. Использование ChIP-секвенирование выявили участки в геноме, характеризующиеся различной полосатостью.[12] Различные стадии развития были профилированы и у Drosophila, акцент был сделан на релевантности модификации гистонов.[13] Анализ полученных данных привел к определению состояний хроматина на основе модификаций гистонов.[14]

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 регуляцию клеточно-специфических генов.[15]

H3K56ac

H3K56ac представляет собой ковалентную модификацию, известную как метка вновь реплицированного хроматина, а также независимая от репликации замена гистонов.[16]

H3K56ac важен для ремоделирования хроматина и служит маркером новых нуклеосом во время репликации ДНК, но его роль в клеточном цикле обсуждается.[1]

Лизин 56 расположен на аминоконцевой αN-спирали и близко к участку, где ДНК входит и выходит из нуклеосомы.[1] благодаря своему расположению на боковой поверхности нуклеосомы, которая находится близко к сайту входа / выхода ДНК и взаимодействует с ДНК29.[17]

Исследования дрожжей могут не относиться к млекопитающим. Клетки млекопитающих не экспрессируют HAT с высокой специфичностью к K56.[1]

Сиртуины могут катализировать удаление ацетильной группы из K56.[1] Уровни H3K56ac повышены в раковых и плюрипотентных клетках[1] TRIM66 считывает немодифицированные H3R2K4 и H3K56ac в ответ на повреждение ДНК.[1]

Методы

Ацетилирование гистоновой метки можно обнаружить разными способами:

1. Последовательность иммунопреципитации хроматина (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.[18]

2. Секвенирование микрококковой нуклеазы (MNase-seq) используется для исследования областей, которые связаны с хорошо расположенными нуклеосомами. Для определения положения нуклеосом используется фермент микрококковой нуклеазы. Видно, что хорошо расположенные нуклеосомы имеют обогащенные последовательности.[19]

3. Анализ последовательности хроматина, доступного для транспозаз (ATAC-seq), используется для поиска областей, свободных от нуклеосом (открытый хроматин). Использует гиперактивный Транспозон Tn5 чтобы выделить локализацию нуклеосом.[20][21][22]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ а б c d е ж грамм Стейскал, Станислав; Степка, Карел; Тесарова, Ленка; Стейскал, Карел; Матейкова, Мартина; Симара, Павел; Здрахал, Збынек; Коутна, Ирена (2015). «Зависимые от клеточного цикла изменения H3K56ac в клетках человека». Клеточный цикл. 14 (24): 3851–3863. Дои:10.1080/15384101.2015.1106760. ЧВК  4825721. PMID  26645646.
  2. ^ Садоул К., Бойо С., Пабион М., Хочбин С. (2008). «Регулирование белкового обмена ацетилтрансферазами и деацетилазами». Биохимия. 90 (2): 306–12. Дои:10.1016 / j.biochi.2007.06.009. PMID  17681659.
  3. ^ Glozak MA, Sengupta N, Zhang X, Seto E (2005). «Ацетилирование и деацетилирование негистоновых белков». Ген. 363: 15–23. Дои:10.1016 / j.gene.2005.09.010. PMID  16289629.
  4. ^ Ян XJ, Сето Э (2008). «Ацетилирование лизина: кодифицированное перекрестное взаимодействие с другими посттрансляционными модификациями». Мол. Клетка. 31 (4): 449–61. Дои:10.1016 / j.molcel.2008.07.002. ЧВК  2551738. PMID  18722172.
  5. ^ Эдде Б., Денуле П., де Нешо Б., Кулакофф А., Бервальд-Неттер Ю., Грос Ф (1989). «Посттрансляционные модификации тубулина в культивируемых нейронах мозга мышей и астроглии». Биол. Клетка. 65 (2): 109–117. Дои:10.1016 / 0248-4900 (89) 90018-х. PMID  2736326.
  6. ^ Марута Х, Грир К., Розенбаум Дж. Л. (1986). «Ацетилирование альфа-тубулина и его связь со сборкой и разборкой микротрубочек». J. Cell Biol. 103 (2): 571–579. Дои:10.1083 / jcb.103.2.571. ЧВК  2113826. PMID  3733880.
  7. ^ Хуанг, Суминг; Литт, Майкл Д .; Энн Блейки, К. (30 ноября 2015 г.). Экспрессия и регуляция эпигенетических генов. С. 21–38. ISBN  9780127999586.
  8. ^ Ruthenburg 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.
  9. ^ 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.
  10. ^ Jenuwein T, Allis CD (август 2001 г.). «Перевод гистонового кода». Наука. 293 (5532): 1074–80. CiteSeerX  10.1.1.453.900. Дои:10.1126 / science.1063127. PMID  11498575.
  11. ^ Бирней Э., Стаматояннопулос Я.А., Датта А, Гиго Р., Джингерас Т.Р., Маргулиес Э.Х. и др. (Консорциум проекта 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.
  12. ^ Филион Дж. Дж., Ван Беммель Дж. Г., Брауншвейг Ю., Талхаут В., Кинд Дж., Уорд Л. Д., Бругман В., де Кастро И. Дж., Керховен Р. М., Бассемейкер Г. Дж., Ван Стинсель Б. «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.
  13. ^ 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.
  14. ^ 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.
  15. ^ Kundaje A, Meuleman W., Ernst J, Bilenky M, Yen A, Heravi-Moussavi A, Kheradpour P, Zhang Z, et al. (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.
  16. ^ Каплан, Томми; Лю, Чжи Лонг; Erkmann, Judith A .; Холик, Джон; Грюнштейн, Майкл; Кауфман, Пол Д .; Фридман, Нир; Рандо, Оливер Дж. (2008). «Клеточный цикл - и шаперон-опосредованная регуляция включения H3K56ac в дрожжи». PLOS Genetics. 4 (11): e1000270. Дои:10.1371 / journal.pgen.1000270. ЧВК  2581598. PMID  19023413.
  17. ^ Чен, Цзяцзин; Ван, Цзыканг; Го, Сюйдун; Ли, Фудун; Вэй, Цинтао; Чен, Сювэнь; Гонг, Дешун; Сюй, Яньсинь; Чен, Вэнь; Лю, Юнжуй; Канг, Цзюхун; Ши, Юнью (2019). «TRIM66 считывает немодифицированные H3R2K4 и H3K56ac в ответ на повреждение ДНК в эмбриональных стволовых клетках». Nature Communications. 10 (1): 4273. Bibcode:2019НатКо..10.4273C. Дои:10.1038 / s41467-019-12126-4. ЧВК  6753139. PMID  31537782.
  18. ^ «IP-секвенирование всего генома хроматина (ChIP-Seq)» (PDF). Иллюмина. Получено 23 октября 2019.
  19. ^ «MAINE-Seq / Mnase-Seq». иллюмина. Получено 23 октября 2019.
  20. ^ Буэнростро, Джейсон Д .; Ву, Пекин; Chang, Howard Y .; Гринлиф, Уильям Дж. (2015). «ATAC-seq: метод определения доступности хроматина для всего генома». Текущие протоколы в молекулярной биологии. 109: 21.29.1–21.29.9. Дои:10.1002 / 0471142727.mb2129s109. ISBN  9780471142720. ЧВК  4374986. PMID  25559105.
  21. ^ Schep, Alicia N .; Буэнростро, Джейсон Д .; Денни, Сара К .; Шварц, Катя; Шерлок, Гэвин; Гринлиф, Уильям Дж. (2015). «Структурированные отпечатки пальцев нуклеосом позволяют с высоким разрешением картировать архитектуру хроматина в регуляторных областях». Геномные исследования. 25 (11): 1757–1770. Дои:10.1101 / гр.192294.115. ISSN  1088-9051. ЧВК  4617971. PMID  26314830.
  22. ^ Песня, Л .; Кроуфорд, Г. Э. (2010). «DNase-seq: метод высокого разрешения для картирования активных регуляторных элементов генов в геноме из клеток млекопитающих». Протоколы Колд-Спринг-Харбор. 2010 (2): pdb.prot5384. Дои:10.1101 / pdb.prot5384. ISSN  1559-6095. ЧВК  3627383. PMID  20150147.