Рекрутинг Polycomb при инактивации Х-хромосомы - Википедия - Polycomb recruitment in X chromosome inactivation

Одно исследование сверхвысокого разрешения показало, что Xist и PRC2 не взаимодействуют напрямую (см. Выше), а второе исследование показало, что они тесно и статистически значимо связаны.

Инактивация Х-хромосомы (XCI) - это явление, которое было выбрано в ходе эволюции, чтобы сбалансировать дозировку X-сцепленного гена между XX самками и XY самцами.[1]

XCI обычно делится на две фазы: фазу становления, когда подавление гена обратимо, и фазу поддержания, когда подавление гена становится необратимым.[2] На этапе создания Инактивация Х-хромосомы (XCI), Xist РНК, главный регулятор этого процесса, распространяет в снг вдоль будущего неактивного X (Xi) и рекрутирует репрессивные комплексы ремоделирования хроматина.[3] Среди них Xist привлекает белки Поликомб репрессивные комплексы.[4][5] Рекрутирует ли Xist напрямую репрессивный комплекс 2 (PRC2) Polycomb в хроматин[6] или это рекрутирование является следствием Xist-опосредованных изменений хроматина, которые были предметом интенсивных дискуссий.[7] Некоторые исследования показали, что компоненты PRC2 не связаны с Xist РНК или не взаимодействуют функционально.[8][9][10][11] Однако другое исследование показало, что масс-спектрометрии анализ,[12] что две субъединицы PRC2 могут взаимодействовать с Xist, хотя эти белки также обнаруживаются в других комплексах и не являются уникальными компонентами комплекса PRC2.

Биохимические исследования также показали, что in vitro PRC2 связывает A-повтор (RepA) РНК Xist напрямую и с очень высоким сродством (константы диссоциации 10-100 наномоль),[13][14] поддержка Xist-опосредованного рекрутирования PRC2 в Х-хромосому. Однако неясно, происходит ли такое взаимодействие. in vivo в физиологических условиях. Неспособность включить белки PRC2 в функциональные экраны может быть связано с тем, что клетки не могут выжить или конкурировать без PRC2 или неполных экранов. Два микроскопия сверхвысокого разрешения анализы представили разные точки зрения друг на друга. Один показал, что Xist и PRC2 пространственно разделены,[15] в то время как другой показал, что Xist и PRC2 тесно связаны.[16] Возможно, что несколько механизмов рекрутируют PRC2 параллельно, включая прямое Xist-обусловленное рекрутирование, адаптерные белки, изменения хроматина, исключение Pol II РНК или рекрутирование PRC1.[17][18] Напр., Рекрутирование PRC2 связано с PRC1-опосредованным убиквитинированием H2A119 в дифференцирующихся эмбриональных стволовых клетках (ESCs).[19][20][21] где рекрутирование PRC1 опосредуется hnrnpK и Xist repB.[20][21] В полностью дифференцированных клетках рекрутирование PRC2, по-видимому, зависит от Xist RepA.[21] Возможно, что альтернативные и дополнительные пути, такие как разделение фаз [22][23] работают над установлением рекрутирования PRC2 на X в различных экспериментальных системах и на разных этапах разработки.

Рекомендации

  1. ^ Нора EP, Heard E (ноябрь 2009 г.). «Инактивация Х-хромосомы: когда важна дозировка». Клетка. 139 (5): 865–7. Дои:10.1016 / j.cell.2009.11.009. PMID  19945374.
  2. ^ Wutz A, Jaenisch R (апрель 2000 г.). «Переход от обратимой к необратимой инактивации Х-хромосомы запускается во время дифференцировки ES-клеток». Молекулярная клетка. 5 (4): 695–705. Дои:10.1016 / с1097-2765 (00) 80248-8. PMID  10882105.
  3. ^ Чоу Дж., Херд Э (июнь 2009 г.). «Инактивация X и сложности замалчивания половой хромосомы». Текущее мнение в области клеточной биологии. 21 (3): 359–66. Дои:10.1016 / j.ceb.2009.04.012. PMID  19477626.
  4. ^ de Napoles M, Mermoud JE, Wakao R, Tang YA, Endoh M, Appanah R, Nesterova TB, Silva J, Otte AP, Vidal M, Koseki H, Brockdorff N (ноябрь 2004 г.). «Белки группы поликомб Ring1A / B связывают убиквитилирование гистона H2A с наследственным молчанием генов и инактивацией X». Клетка развития. 7 (5): 663–76. Дои:10.1016 / j.devcel.2004.10.005. PMID  15525528.
  5. ^ Плат К., Фанг Дж., Млынарчик-Эванс С.К., Цао Р., Воррингер К.А., Ван Х., де ла Круз С.К., Отте А.П., Паннинг Б., Чжан Й. (апрель 2003 г.). «Роль метилирования гистона H3 лизина 27 в инактивации X». Наука. 300 (5616): 131–5. Дои:10.1126 / science.1084274. PMID  12649488.
  6. ^ Чжао Дж., Сун Б.К., Эрвин Дж. А., Сон Дж. Дж., Ли Дж. Т. (октябрь 2008 г.). «Белки Polycomb, нацеленные коротким повтором РНК на X-хромосому мыши». Наука. 322 (5902): 750–6. Дои:10.1126 / science.1163045. ЧВК  2748911. PMID  18974356.
  7. ^ Cerase A, Smeets D, Tang YA, Gdula M, Kraus F, Spivakov M, Moindrot B, Leleu M, Tattermusch A, Demmerle J, Nesterova TB, Green C, Otte AP, Schermelleh L, Brockdorff N (февраль 2014 г.). «Пространственное разделение Xist РНК и белков polycomb, выявленное с помощью микроскопии сверхвысокого разрешения». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки. 111 (6): 2235–40. Дои:10.1073 / pnas.1312951111. ЧВК  3926064. PMID  24469834.
  8. ^ Чу К., Чжан КК, да Роча С.Т., Флинн Р.А., Бхарадвадж М., Калабрезе Дж. М., Магнусон Т., Херд Э, Чанг ХЙ (Апрель 2015 г.). «Систематическое открытие белков, связывающих РНК Xist». Клетка. 161 (2): 404–16. Дои:10.1016 / j.cell.2015.03.025. ЧВК  4425988. PMID  25843628.
  9. ^ McHugh CA, Chen CK, Chow A, Surka CF, Tran C, McDonel P, Pandya-Jones A, Blanco M, Burghard C., Moradian A, Sweredoski MJ, Shishkin AA, Su J, Lander ES, Hess S, Plath K, Гутман М (май 2015 г.). «ДнРНК Xist напрямую взаимодействует с SHARP, чтобы заглушить транскрипцию через HDAC3». Природа. 521 (7551): 232–6. Дои:10.1038 / природа14443. ЧВК  4516396. PMID  25915022.
  10. ^ Moindrot B, Cerase A, Coker H, Masui O, Grijzenhout A, Pintacuda G, Schermelleh L, Nesterova TB, Brockdorff N (июль 2015 г.). «Объединенный экран shRNA идентифицирует Rbm15, Spen и Wtap как факторы, необходимые для Xist РНК-опосредованного молчания». Отчеты по ячейкам. 12 (4): 562–72. Дои:10.1016 / j.celrep.2015.06.053. ЧВК  4534822. PMID  26190105.
  11. ^ Монфорт А., Ди Минин Г., Постлмайр А., Фрейман Р., Ариети Ф, Тор С., Вутц А. (июль 2015 г.). "Идентификация Spen как решающего фактора функции Xist посредством прямого генетического скрининга гаплоидных эмбриональных стволовых клеток". Отчеты по ячейкам. 12 (4): 554–61. Дои:10.1016 / j.celrep.2015.06.067. ЧВК  4530576. PMID  26190100.
  12. ^ Минаджиги А., Фроберг Дж., Вэй С., Суну Х., Кеснер Б., Колонори Д., Лессинг Д., Пайер Б., Бухали М., Хаас В., Ли Дж. Т. (июль 2015 г.). «Хромосомы. Комплексный Xist-интерактом выявляет отталкивание когезинов и РНК-направленную конформацию хромосомы». Наука. 349 (6245). Дои:10.1126 / science.aab2276. ЧВК  4845908. PMID  26089354.
  13. ^ Сифуэнтес-Рохас К., Эрнандес А.Дж., Сарма К., Ли Дж. Т. (июль 2014 г.). «Регуляторные взаимодействия между РНК и репрессивным комплексом polycomb 2». Молекулярная клетка. 55 (2): 171–85. Дои:10.1016 / j.molcel.2014.05.009. ЧВК  4107928. PMID  24882207.
  14. ^ Давидович К., Ван Х, Сифуэнтес-Рохас С., Гудрич К.Дж., Гудинг А.Р., Ли Дж.Т., Чех Т.Р. (февраль 2015 г.). «К консенсусу относительно специфичности связывания и неразборчивости PRC2 для РНК». Молекулярная клетка. 57 (3): 552–8. Дои:10.1016 / j.molcel.2014.12.017. ЧВК  4320675. PMID  25601759.
  15. ^ Cerase A, Pintacuda G, Tattermusch A, Avner P (август 2015 г.). «Локализация и функции Xist: новые идеи с разных уровней». Геномная биология. 16: 166. Дои:10.1186 / s13059-015-0733-у. ЧВК  4539689. PMID  26282267.
  16. ^ Суну Х, Ву Джи, Ли Джей Ти (август 2015). «Комплекс Xist РНК-PRC2 при разрешении 20 нм демонстрирует низкую стехиометрию Xist и предполагает механизм« ударил и убегал »в клетках мыши». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки. 112 (31): E4216-25. Дои:10.1073 / pnas.1503690112. ЧВК  4534268. PMID  26195790.
  17. ^ Pintacuda G, Cerase A (октябрь 2015 г.). «X уроков инактивации от дифференциации эмбриональных стволовых клеток мыши». Стволовые клетки. 11 (5): 699–705. Дои:10.1007 / s12015-015-9597-5. ЧВК  4561061. PMID  26198263.
  18. ^ Пинтер С.Ф. (август 2016 г.). «Повесть о двух городах: как Xist и его партнеры локализуются и заставляют замолчать двухэтажный X». Семинары по клеточной биологии и биологии развития. 56: 19–34. Дои:10.1016 / j.semcdb.2016.03.023. PMID  27072488.
  19. ^ Алмейда М, Пинтакуда Дж., Масуи О, Косеки Й., Гдула М, Сераза А, Браун Д., Плесень А, Инносент С, Накаяма М., Шермеллех Л., Нестерова ТБ, Косеки Х., Брокдорф Н. (июнь 2017 г.). «PCGF3 / 5-PRC1 инициирует рекрутирование Polycomb при инактивации Х-хромосомы». Наука. 356 (6342): 1081–1084. Дои:10.1126 / science.aal2512. ЧВК  6522364. PMID  28596365.
  20. ^ а б Pintacuda G, Wei G, Roustan C, Kirmizitas BA, Solcan N, Cerase A, Castello A, Mohammed S, Moindrot B, Nesterova TB, Brockdorff N (декабрь 2017 г.). «hnRNPK рекрутирует PCGF3 / 5-PRC1 в B-повтор Xist РНК для установления поликомб-опосредованного хромосомного молчания». Молекулярная клетка. 68 (5): 955–969.e10. Дои:10.1016 / j.molcel.2017.11.013. ЧВК  5735038. PMID  29220657.
  21. ^ а б c Pintacuda G, Young AN, Cerase A (2017). "Функция по структуре: внимание к Xist Long некодирующей РНК". Границы молекулярных биологических наук. 4: 90. Дои:10.3389 / fmolb.2017.00090. ЧВК  5742192. PMID  29302591.
  22. ^ Тарталья, Джан Гаэтано; Авнер, Филипп; Сид, Фернандо; Армаос, Александрос; Серазе, Андреа (20.06.2018). «Xist IncRNA образует сайленсирующие гранулы, которые вызывают образование гетерохроматина и рекрутирование репрессивных комплексов за счет разделения фаз». bioRxiv: 351015. Дои:10.1101/351015.
  23. ^ Тарталья, Джан Гаэтано; Гутман, Митчелл; Филип Авнер; Ноймайер, Кристоф; Армаос, Александрос; Серазе, Андреа (май 2019 г.). «Фазовое разделение приводит к инактивации Х-хромосомы: гипотеза» (PDF). Структурная и молекулярная биология природы. 26 (5): 331–334. Дои:10.1038 / s41594-019-0223-0. HDL:11573/1279455. ISSN  1545-9985. PMID  31061525.