H3K36me - H3K36me
H3K36me je epigenetický modifikace obalového proteinu DNA Histon H3 konkrétně mono-methylace na 36 lysin zbytek proteinu histonu H3.
Na H3K36 existují různé modifikace, jako je fosforylace, methylace, acetylace a ubikvitylace, které mají mnoho důležitých biologických procesů.[1] Metylace H3K36 měla zejména účinky na transkripční represi, alternativní sestřih, kompenzaci dávky, replikaci a opravu DNA, metylaci DNA a přenos paměti genové exprese z rodičů na potomky během vývoje.[1]
Nomenklatura
H3K36me2 označuje dimethylace z lysin 36 na histonové H3 proteinové podjednotce:[2]
Zkr. | Význam |
H3 | Rodina histonů H3 |
K. | standardní zkratka pro lysin |
36 | poloha zbytku aminokyseliny (počítáno od N-konce) |
mě | methylová skupina |
1 | počet přidaných methylových skupin |
Methylace lysinu
Tento diagram ukazuje progresivní methylaci lysinového zbytku. Monometylace označuje methylaci přítomnou v H3K36me1.
Methylace lysinu je přidání methylové skupiny k lysinu histonových proteinů.[3] K tomu dochází prostřednictvím histon lysin methyltransferázy (HMTázy), která využívá S-adenosylmethionin ke specifickému umístění methylové skupiny na histonové zbytky Lys nebo Arg.[1] Doposud bylo objeveno pouze osm specifických savčích enzymů, které mohou methylovat H3K36 in vitro a / nebo in vivo, přičemž všechny mají identické katalytické domény SET, ale různé preference pro zbytky Lys36 v různých stavech methylace.[1]
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, který se skládá z jádra oktameru histonů (H2A, H2B, H3, a H4 ), stejně jako linker histon a asi 180 párů bází DNA omotaných kolem něj. 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 v H3K36me3.[4][5]
Epigenetické důsledky
Posttranslační modifikace histonových ocasů buď komplexy modifikujícími histon nebo komplexy remodelace chromatinu je interpretována buňkou a vede ke komplexnímu kombinatorickému transkripčnímu výstupu. Předpokládá se, že a histonový kód diktuje expresi genů komplexní interakcí mezi histony v konkrétní oblasti.[6] Současné chápání a interpretace histonů pochází ze dvou velkých projektů: ZAKÓDOVAT a epigenomický plán.[7] 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 histonu dohromady. Stavy chromatinu byly zkoumány v Drosophila buňky sledováním vazebného místa proteinů v genomu. Použití Sekvenování čipů odhalené oblasti v genomu charakterizované různými pruhy.[8] Různá vývojová stádia byla profilována také v Drosophile, důraz byl kladen na význam modifikace histonu.[9] Pohled na získaná data vedl k definici stavů chromatinu na základě modifikací histonu.[10] Byly zmapovány určité modifikace a bylo pozorováno, že k obohacení dochází v určitých genomových oblastech. Bylo nalezeno pět základních histonových modifikací, přičemž každá z nich byla spojena s různými funkcemi buněk.
- H3K4me3 - propagátoři
- H3K4me1 - základní nátěry
- Těla genu H3K36me3
- H3K27me3 -polycomb represe
- H3K9me3 -heterochromatin
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 buněčně specifické regulace genů.[11]
Metody
Histonovou značku H3K36me lze detekovat různými způsoby:
- Chromatin Imunoprecipitace Sekvenování (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.[12]
- 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. Dobře umístěný nukleosomy je vidět, že mají obohacení sekvencí.[13]
- Stanovení sekvencování chromatinu přístupného k transposáze (ATAC-seq) se používá k prozkoumání oblastí, které neobsahují nukleosomy (otevřený chromatin). Používá hyperaktivní Transpozon Tn5 zvýraznit lokalizaci nukleosomů.[14][15][16]
Viz také
Reference
- ^ A b C d Wagner EJ, Carpenter PB (leden 2012). "Porozumění jazyku methylace Lys36 na histonu H3". Recenze přírody. Molekulární buněčná biologie. 13 (2): 115–26. doi:10.1038 / nrm3274. PMC 3969746. PMID 22266761.
- ^ Blakey CA, MD Litt (2015-11-30). „Kapitola 2 - Modifikace histonu - modely a mechanismy“. V Huang S, Litt MD, Blakey CA (eds.). Epigenetická genová exprese a regulace. London: Elsevier / Academic Press. 21–38. doi:10.1016 / B978-0-12-799958-6.00002-0. ISBN 978-0-12-799958-6.
- ^ Wang Z, Liu H (srpen 2019). „Methylace lysinu reguluje onemocnění nervového systému“. Neuropeptidy. 76: 101929. doi:10.1016 / j.npep.2019.04.004. PMID 31076097.
- ^ 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.
- ^ Kouzarides T (únor 2007). "Úpravy chromatinu a jejich funkce". Buňka. 128 (4): 693–705. doi:10.1016 / j.cell.2007.02.005. PMID 17320507.
- ^ Jenuwein T, Allis CD (srpen 2001). "Překlad histonového kódu". Věda. 293 (5532): 1074–80. doi:10.1126 / science.1063127. PMID 11498575.
- ^ Birney E, Stamatoyannopoulos JA, Dutta A, Guigó R, Gingeras TR, Margulies EH, et al. (ENCODE Project Consortium) (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.
- ^ Filion GJ, van Bemmel JG, Braunschweig U, Talhout W, Kind J, Ward LD a kol. (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.
- ^ 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.
- ^ 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.
- ^ Kundaje A, Meuleman W, Ernst J, Bilenky M, Yen A, Heravi-Moussavi A, et al. (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.
- ^ „Chromatinové IP sekvenování celého genomu (ChIP-Seq)“ (PDF). Illumina. Citováno 23. října 2019.
- ^ „MAINE-Seq / Mnase-Seq“. osvětlení. Citováno 23. října 2019.
- ^ Buenrostro JD, Wu B, Chang HY, Greenleaf WJ (leden 2015). „ATAC-seq: Metoda pro stanovení dostupnosti chromatinu v celém genomu“. Současné protokoly v molekulární biologii. 109 (1): 21.29.1–21.29.9. doi:10.1002 / 0471142727.mb2129s109. PMC 4374986. PMID 25559105.
- ^ Schep AN, Buenrostro JD, Denny SK, Schwartz K, Sherlock G, Greenleaf WJ (listopad 2015). „Strukturované otisky nukleosomů umožňují mapování chromatinové architektury ve vysokém rozlišení v regulačních oblastech“. Výzkum genomu. 25 (11): 1757–70. doi:10,1101 / gr.192294.115. PMC 4617971. PMID 26314830.
- ^ Song L, Crawford GE (únor 2010). „DNase-seq: technika s vysokým rozlišením pro mapování aktivních genových regulačních prvků napříč genomem ze savčích buněk“. Cold Spring Harbor Protocols. 2010 (2): pdb.prot5384. doi:10.1101 / pdb.prot5384. PMC 3627383. PMID 20150147.