H3K9me3 - H3K9me3 - Wikipedia

H3K9me3 je epigenetický modifikace obalového proteinu DNA Histon H3. Jedná se o značku, která označujemethylace v 9 lysin zbytek histonového H3 proteinu a je často spojován s heterochromatin.

Nomenklatura

H3K9me3 označuje trimethylace z lysin 9 na histonové H3 proteinové podjednotce:[1]

Zkr.Význam
H3Rodina histonů H3
K.standardní zkratka pro lysin
9poloha zbytku aminokyseliny

(počítáno od N-konce)

měmethylová skupina
3počet přidaných methylových skupin

Methylace lysinu

Methylace-lysin

Tento diagram ukazuje progresivní methylaci lysinového zbytku. Tri-methylace označuje methylaci přítomnou v H3K9me3.

Porozumění histonovým úpravám

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 v H3K9me3.[2][3]

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.[4] Současné chápání a interpretace histonů pochází ze dvou velkých projektů: ZAKÓDOVAT a epigenomický plán.[5] 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.[6] Různá vývojová stadia byla profilována také v Drosophile, důraz byl kladen na význam modifikace histonu.[7] Pohled na získaná data vedl k definici stavů chromatinu na základě modifikací histonu.[8] 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 buněčnými funkcemi.

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.[9]

Význam

Heterochromatin označený H3K9me3 má klíčovou roli v embryu kmenové buňky na začátku organogeneze během závazku k počtu řádků a také role při udržování věrnosti řádků.[10]

Metody

Histonovou značku 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.[11]

2. Sekvenování mikrokokokové nukleázy (MNase-seq ) se používá k vyšetřování 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.[12]

3. Stanovení sekvenování chromatinu přístupného pro transposázu (ATAC-seq ) slouží k průzkumu oblastí, které neobsahují nukleosomy (otevřený chromatin). Používá hyperaktivní Transpozon Tn5 zvýraznit lokalizaci nukleosomů.[13][14][15]

Viz také

Reference

  1. ^ Huang, Suming; Litt, Michael D .; Ann Blakey, C. (2015-11-30). Epigenetická genová exprese a regulace. 21–38. ISBN  9780127999586.
  2. ^ 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.
  3. ^ Kouzarides T (únor 2007). "Úpravy chromatinu a jejich funkce". Buňka. 128 (4): 693–705. doi:10.1016 / j.cell.2007.02.005. PMID  17320507.
  4. ^ Jenuwein T, Allis CD (srpen 2001). "Překlad histonového kódu". Věda. 293 (5532): 1074–80. CiteSeerX  10.1.1.453.900. doi:10.1126 / science.1063127. PMID  11498575.
  5. ^ Birney E, Stamatoyannopoulos JA, Dutta A, Guigó R, Gingeras TR, Margulies EH, et al. (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.
  6. ^ 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.
  7. ^ 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.
  8. ^ 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.
  9. ^ 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.
  10. ^ Nicetto D, Donahue G, Jain T, Peng T, Sidoli S, Sheng L, Montavon T, Becker JS, Grindheim JM, Blahnik K, Garcia BA, Tan K, Bonasio R, Jenuwein T, Zaret KS (leden 2019). „Ztráta H3K9me3-heterochromatinu v genech kódujících proteiny umožňuje specifikaci vývojové linie“. Věda. 363 (6424): 294–297. Bibcode:2019Sci ... 363..294N. doi:10.1126 / science.aau0583. PMC  6664818. PMID  30606806.
  11. ^ „Chromatinové IP sekvenování celého genomu (ChIP-Seq)“ (PDF). Illumina. Citováno 23. října 2019.
  12. ^ „MAINE-Seq / Mnase-Seq“. osvětlení. Citováno 23. října 2019.
  13. ^ 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.
  14. ^ 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.
  15. ^ 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.