H3K14ac - H3K14ac - Wikipedia

H3K14ac je epigenetický modifikace obalového proteinu DNA Histon H3. Je to značka označující acetylace ve 14 lysin zbytek proteinu histonu H3.

H3K14ac nebyl široce studován částečně kvůli předchozímu nedostatku komerčně dostupných protilátek. H3K9ac a H3K14ac bylo prokázáno, že jsou součástí aktivního stavu promotoru. Jsou také přítomny na bivalentních promotorech a aktivních enhancerech. H3K14ac je také obohacen o podmnožinu neaktivních promotorů.

The Tudorova doména methyltransferázy H3K9 SETDB1 se váže na methylovanou H3 jak s acetylací K14, tak s methylací K9. SETDB1 umlčuje retroviry a regulaci genů.

Acetylace a deacetylace lysinu

Acetylace lysinu

Proteiny jsou obvykle acetylovány lysin zbytky a na tuto reakci se spoléhá acetyl-koenzym A jako dárce acetylové skupiny. v acetylace a deacetylace histonu, histonové proteiny jsou acetylované a deacetylované na lysinových zbytcích v N-koncovém ocasu jako součást genová regulace. Typicky jsou tyto reakce katalyzovány enzymy s histon acetyltransferáza (HAT) nebo histon deacetyláza (HDAC) aktivita, i když HAT a HDAC mohou také změnit acetylační stav nehistonových proteinů.[1]

Regulace transkripčních faktorů, efektorových proteinů, molekulární chaperony a cytoskeletální proteiny acetylací a deacetylací jsou významným posttranslačním regulačním mechanismem[2] Tyto regulační mechanismy jsou analogické fosforylaci a defosforylaci působením kinázy a fosfatázy. Nejen, že může acetylační stav proteinu změnit jeho aktivitu, ale v poslední době se to naznačuje posttranslační modifikace může také přeslechovat s fosforylace, methylace, ubikvitinace, sumoylace a další pro dynamickou kontrolu buněčné signalizace.[3][4][5]

V oblasti epigenetika, acetylace histonů (a deacetylace ) se ukázaly jako důležité mechanismy při regulaci genové transkripce. Histony však nejsou jedinými proteiny regulovanými posttranslační acetylace.

Nomenklatura

H3K14 označuje acetylaci lysin 14 na histonové H3 proteinové podjednotce:[6]

Zkr.Význam
H3Rodina histonů H3
K.standardní zkratka pro lysin
14pozice aminokyselinový zbytek
(počítáno od N-konce)
acacetylová skupina

Histonové modifikace

Genomová DNA eukaryotických buněk je obalena speciálními proteinovými molekulami známými jako histony. Komplexy vytvořené smyčkováním DNA jsou známé jako chromatin. Základní strukturní jednotkou chromatinu je nukleosom: skládá se z jádra oktameru histonů (H2A, H2B, H3 a H4), stejně jako linkerového histonu a asi 180 párů bází DNA. Tyto základní histony jsou bohaté na zbytky lysinu a argininu. Karboxylový (C) terminální konec těchto histonů přispívá k interakcím histon-histon, stejně jako k interakcím histon-DNA. Amino (N) terminálně nabité konce jsou místem posttranslačních modifikací, jako jsou ty, které jsou vidět na H3K36me3.[7][8]

Epigenetické důsledky

Posttranslační modifikace histonových ocasů buď komplexy modifikujícími histon nebo komplexy remodelace chromatinu jsou interpretovány buňkou a vedou ke komplexnímu kombinatorickému transkripčnímu výstupu. Předpokládá se, že a Histonový kód diktuje expresi genů komplexní interakcí mezi histony v konkrétní oblasti.[9] Současné chápání a interpretace histonů pochází ze dvou velkých projektů: ZAKÓDOVAT a epigenomický plán.[10] Účelem epigenomické studie bylo vyšetřit epigenetické změny v celém genomu. To vedlo ke stavům chromatinu, které definují genomové oblasti seskupením interakcí různých proteinů a / nebo modifikací histonů dohromady. Stavy chromatinu byly zkoumány v buňkách Drosophila zkoumáním vazebného místa proteinů v genomu. Použití Sekvenování čipů odhalené oblasti v genomu charakterizované různými pruhy.[11] Různá vývojová stadia byla profilována také v Drosophile, důraz byl kladen na význam modifikace histonu.[12] Pohled na získaná data vedl k definici stavů chromatinu na základě modifikací histonu.[13]

Lidský genom byl komentován stavy chromatinu. Tyto anotované stavy lze použít jako nové způsoby anotace genomu nezávisle na podkladové sekvenci genomu. Tato nezávislost na sekvenci DNA prosazuje epigenetickou povahu modifikací histonu. Chromatinové stavy jsou také užitečné při identifikaci regulačních prvků, které nemají definovanou sekvenci, jako jsou zesilovače. Tato další úroveň anotace umožňuje hlubší pochopení buněčné specifické regulace genů.[14]

H3K14ac

H3K14ac nebyl široce studován částečně kvůli předchozímu nedostatku komerčně dostupných protilátek. H3K9ac a H3K14ac bylo prokázáno, že jsou součástí aktivního stavu promotoru. Jsou také přítomny na bivalentních promotorech a aktivních enhancerech. H3K14ac je také obohacen o podmnožinu neaktivních promotorů.[15]

The Triple Tudor doména H3K9 methyltransferázy SETDB1 se váže na methylovanou H3 jak s acetylací K14, tak s methylací K9. SETDB1 umlčuje retroviry a regulaci genů.[16]

Metody

Acetylaci histonových značek lze detekovat různými způsoby:

1. Sekvenování imunoprecipitace chromatinu (Sekvenování čipů ) měří množství obohacení DNA, jakmile je navázáno na cílový protein a imunoprecipitováno. Výsledkem je dobrá optimalizace a používá se in vivo k odhalení vazby DNA-protein vyskytující se v buňkách. ChIP-Seq lze použít k identifikaci a kvantifikaci různých fragmentů DNA pro různé modifikace histonu podél genomové oblasti.[17]

2. Sekvenování mikrokokových nukleáz (MNase-seq) se používá ke zkoumání oblastí, které jsou vázány dobře umístěnými nukleosomy. K identifikaci polohy nukleosomů se používá použití mikrokokokového nukleázového enzymu. Je vidět, že dobře umístěné nukleosomy mají obohacení sekvencí.[18]

3. Stanovení sekvenování chromatinu přístupného pro transpozázu (ATAC-seq) se používá k vyhledání oblastí, které neobsahují nukleosomy (otevřený chromatin). Používá hyperaktivní Transpozon Tn5 zvýraznit lokalizaci nukleosomů.[19][20][21]

Viz také

Reference

  1. ^ Sadoul K, Boyault C, Pabion M, Khochbin S (2008). "Regulace obratu bílkovin acetyltransferázami a deacetylázami". Biochimie. 90 (2): 306–12. doi:10.1016 / j.biochi.2007.06.009. PMID  17681659.
  2. ^ Glozak MA, Sengupta N, Zhang X, Seto E (2005). "Acetylace a deacetylace nehistonových proteinů". Gen. 363: 15–23. doi:10.1016 / j.gene.2005.09.010. PMID  16289629.
  3. ^ Yang XJ, Seto E (2008). „Lysinová acetylace: kodifikovaný přeslech s dalšími posttranslačními úpravami“. Mol. Buňka. 31 (4): 449–61. doi:10.1016 / j.molcel.2008.07.002. PMC  2551738. PMID  18722172.
  4. ^ Eddé B, Denoulet P, de Néchaud B, Koulakoff A, Berwald-Netter Y, Gros F (1989). "Posttranslační modifikace tubulinu v kultivovaných myších mozkových neuronech a astrogliích". Biol. Buňka. 65 (2): 109–117. doi:10.1016 / 0248-4900 (89) 90018-x. PMID  2736326.
  5. ^ Maruta H, Greer K, Rosenbaum JL (1986). „Acetylace alfa-tubulinu a její vztah k montáži a demontáži mikrotubulů“. J. Cell Biol. 103 (2): 571–579. doi:10.1083 / jcb.103.2.571. PMC  2113826. PMID  3733880.
  6. ^ Huang, Suming; Litt, Michael D .; Ann Blakey, C. (2015-11-30). Epigenetická genová exprese a regulace. 21–38. ISBN  9780127999586.
  7. ^ Ruthenburg AJ, Li H, Patel DJ, Allis CD (prosinec 2007). "Multivalentní zapojení úprav chromatinu spojenými vazebnými moduly". Recenze přírody. Molekulární buněčná biologie. 8 (12): 983–94. doi:10.1038 / nrm2298. PMC  4690530. PMID  18037899.
  8. ^ Kouzarides T (únor 2007). "Úpravy chromatinu a jejich funkce". Buňka. 128 (4): 693–705. doi:10.1016 / j.cell.2007.02.005. PMID  17320507.
  9. ^ Jenuwein T, Allis CD (srpen 2001). "Překlad histonového kódu". Věda. 293 (5532): 1074–80. doi:10.1126 / science.1063127. PMID  11498575.
  10. ^ Birney E, Stamatoyannopoulos JA, Dutta A Guigó R, Gingeras TR, Margulies EH a kol. (Konsorcium projektu ENCODE) (červen 2007). „Identifikace a analýza funkčních prvků v 1% lidského genomu pilotním projektem ENCODE“. Příroda. 447 (7146): 799–816. Bibcode:2007Natur.447..799B. doi:10.1038 / nature05874. PMC  2212820. PMID  17571346.
  11. ^ Filion GJ, van Bemmel JG, Braunschweig U, Talhout W, Kind J, Ward LD, Brugman W, de Castro IJ, Kerkhoven RM, Bussemaker HJ, van Steensel B (říjen 2010). „Systematické mapování polohy proteinu odhaluje pět hlavních typů chromatinu v buňkách Drosophila“. Buňka. 143 (2): 212–24. doi:10.1016 / j.cell.2010.09.009. PMC  3119929. PMID  20888037.
  12. ^ Roy S, Ernst J, Kharchenko PV, Kheradpour P, Negre N, Eaton ML a kol. (modENCODE Consortium) (prosinec 2010). "Identifikace funkčních prvků a regulačních obvodů pomocí Drosophila modENCODE". Věda. 330 (6012): 1787–97. Bibcode:2010Sci ... 330.1787R. doi:10.1126 / science.1198374. PMC  3192495. PMID  21177974.
  13. ^ Kharchenko PV, Alekseyenko AA, Schwartz YB, Minoda A, Riddle NC, Ernst J a kol. (Březen 2011). "Komplexní analýza krajiny chromatinu v Drosophila melanogaster". Příroda. 471 (7339): 480–5. Bibcode:2011 Natur.471..480K. doi:10.1038 / nature09725. PMC  3109908. PMID  21179089.
  14. ^ Kundaje A, Meuleman W, Ernst J, Bilenky M, Yen A, Heravi-Moussavi A, Kheradpour P, Zhang Z a kol. (Roadmap Epigenomics Consortium) (únor 2015). „Integrativní analýza 111 referenčních lidských epigenomů“. Příroda. 518 (7539): 317–30. Bibcode:2015Natur.518..317.. doi:10.1038 / příroda14248. PMC  4530010. PMID  25693563.
  15. ^ Karmodiya, Krishanpal; Krebs, Arnaud R .; Oulad-Abdelghani, Mustapha; Kimura, Hiroši; Tora, Laszlo (2012). „Acetylace H3K9 a H3K14 se vyskytuje společně na mnoha genových regulačních prvcích, zatímco H3K14ac označuje podskupinu neaktivních indukovatelných promotorů v myších embryonálních kmenových buňkách“. BMC Genomics. 13: 424. doi:10.1186/1471-2164-13-424. PMC  3473242. PMID  22920947.
  16. ^ Jurkowska, Renata Z .; Qin, Su; Kungulovski, Goran; Tempel, Wolfram; Liu, Yanli; Bashtrykov, Pavel; Stiefelmaier, Judith; Jurkowski, Tomasz P .; Kudithipudi, Srikanth; Weirich, Sara; Tamas, Raluca; Wu, Hong; Dombrovski, Ludmila; Loppnau, Peter; Reinhardt, Richard; Min, Jinrong; Jeltsch, Albert (2017). „H3K14ac je spojen s methylací H3K9 trojitou tudorovskou doménou SETDB1“. Příroda komunikace. 8: 2057. Bibcode:2017NatCo ... 8.2057J. doi:10.1038 / s41467-017-02259-9. PMID  29234025.
  17. ^ „Chromatinové IP sekvenování celého genomu (ChIP-Seq)“ (PDF). Illumina. Citováno 23. října 2019.
  18. ^ „MAINE-Seq / Mnase-Seq“. osvětlení. Citováno 23. října 2019.
  19. ^ Buenrostro, Jason D .; Wu, Peking; Chang, Howard Y .; Greenleaf, William J. (2015). „ATAC-seq: Metoda pro stanovení dostupnosti chromatinu v celém genomu“. Současné protokoly v molekulární biologii. 109: 21.29.1–21.29.9. doi:10.1002 / 0471142727.mb2129s109. ISBN  9780471142720. PMC  4374986. PMID  25559105.
  20. ^ Schep, Alicia N .; Buenrostro, Jason D .; Denny, Sarah K .; Schwartz, Katja; Sherlock, Gavin; Greenleaf, William J. (2015). „Strukturované otisky nukleosomů umožňují mapování chromatinové architektury ve vysokém rozlišení v regulačních oblastech“. Výzkum genomu. 25 (11): 1757–1770. doi:10,1101 / gr.192294.115. ISSN  1088-9051. PMC  4617971. PMID  26314830.
  21. ^ Song, L .; Crawford, G. E. (2010). „DNase-seq: Technika s vysokým rozlišením pro mapování aktivních genových regulačních prvků napříč genomem z savčích buněk“. Cold Spring Harbor Protocols. 2010 (2): pdb.prot5384. doi:10.1101 / pdb.prot5384. ISSN  1559-6095. PMC  3627383. PMID  20150147.