Histonové varianty - Histone variants - Wikipedia

Histonové varianty jsou proteiny, které nahrazují jádro kanonické histony (H3, H4, H2A, H2B ) v nukleosomech u eukaryot a často udělují specifické strukturní a funkční vlastnosti. Tento výraz může také zahrnovat soubor linkerové histonové (H1) varianty, kterým chybí zřetelná kanonická izoforma. Rozdíly mezi základními kanonickými histony a jejich variantami lze shrnout následovně: (1) kanonické histony jsou závislé na replikaci a jsou exprimovány během S-fáze buněčného cyklu, zatímco histonové varianty jsou nezávislé na replikaci a jsou exprimovány během celé buňky cyklus; (2) u zvířat jsou geny kódující kanonické histony typicky seskupeny podél chromozomu, jsou přítomny ve více kopiích a patří mezi nejzachovalejší známé proteiny, zatímco varianty histonu jsou často geny pro jednu kopii a vykazují vysoký stupeň variace mezi druhy; (3) kanonickým histonovým genům chybí introny a používají strukturu kmenové smyčky na 3 'konci jejich mRNA, zatímco geny histonové varianty mohou mít introny a jejich ocas mRNA je obvykle polyadenylovaný. Složité mnohobuněčné organismy mají obvykle velké množství histonových variant poskytujících řadu různých funkcí. Shromažďují se nedávná data o rolích různých histonových variant zdůrazňujících funkční vazby mezi variantami a jemnou regulaci vývoje organismu.

Názvosloví variant histonů

Různá jména historicky přiřazená homologním proteinům u různých druhů komplikují nomenklaturu variant histonů. Nedávno navrhovaná jednotná nomenklatura histonových variant se řídí pojmenováním variant na základě fylogenetického přístupu.[1] Podle této nomenklatury se písmenové přípony nebo předpony používají hlavně k označení strukturně odlišných monofyletických cladů rodiny histonů (např. H2A.Z, H2B.W, subH2B). U číselných přípon se předpokládá, že jsou druhově specifické (např. H1.1), ale doporučuje se, aby byly konzistentně používány mezi druhy, kde jsou jasné jedinečné ortologie. Z historických důvodů se však pojmenování určitých variant může od těchto pravidel odchýlit.

Varianty histonu H3

Po celou dobu eukaryoty nejčastější histon H3 varianty jsou H3.3 a centromerní varianta H3 (cenH3, nazývaná také CENPA u lidí).[2] Dobře prostudované druhově specifické varianty zahrnují H3.1, H3.2, TS H3.4 (savci ), H3,5 (hominidy ), H3.Y (primáti ).[2]Až na histH cenH3 jsou varianty H3 vysoce konzervované sekvencí, lišící se pouze několika aminokyselinami.[3][4] Bylo zjištěno, že histon H3.3 hraje důležitou roli při udržování integrity genomu během vývoje savců.[5]

Varianty histonu H4

Histon H4 je jedním z nejpomaleji se rozvíjejících proteinů bez funkčních variant u většiny druhů. Důvod nedostatku variant sekvencí zůstává nejasný. Trypanosoma je známo, že mají variantu H4 s názvem H4.V.[1] v Drosophila existují náhradní geny H4, které jsou konstitutivně exprimovány v průběhu buněčného cyklu a které kódují proteiny, které jsou sekvenčně identické s hlavní H4.[6]

Varianty histonu H2A

Histon H2A má nejvyšší počet známých variant, z nichž některé jsou poměrně dobře charakterizovány.[2][7][8] H2A.X je nejběžnější variantou H2A s určujícím sekvenčním motivem „SQ (E / D) Φ“ (kde Φ - představuje hydrofobní zbytek, obvykle Tyr u savců). Fosforyluje se během reakce poškození DNA, remodelace chromatinu a inaktivace chromozomu X v somatických buňkách. H2A.X a kanonická H2A se ve fylogenetické historii několikrát rozcházely, ale každá verze H2A.X se vyznačuje podobnou strukturou a funkcí, což naznačuje, že může představovat rodový stav.H2A.Z reguluje transkripci, opravu DNA, potlačení antisense RNA a nábor RNA polymerázy II. Pozoruhodné rysy H2A.Z zahrnují sekvenční motiv DEELD, inzerci jedné aminokyseliny ve smyčce L1 a deleci jedné aminokyseliny v dokovací doméně ve srovnání s kanonickou H2A. Bylo navrženo, že varianta H2A.Z.2 řídí progresi maligního melanomu. Kanonickou H2A lze v nukleosomech vyměnit za H2A.Z se speciálními remodelačními enzymy. makroH2A obsahuje histonovou záhybovou doménu a extra dlouhou C-koncovou makro doménu, která může vázat poly-ADP-ribózu. Tato histonová varianta se používá při X-inaktivaci a regulaci transkripce. Struktury obou domén jsou k dispozici, ale mezidoménový linker je příliš flexibilní na to, aby byl krystalizován. H2A.B (varianta s deficitem Barrova těla) je rychle se vyvíjející specifická varianta savce, známá svým zapojením do spermatogeneze. H2A.B má zkrácenou dokovací doménu, která obklopuje krátkou oblast DNA. H2A.L a H2A.P varianty úzce souvisí s H2A.B, ale jsou méně studovaní. H2A.W je rostlinně specifická varianta s motivy SPKK na N-konci s domnělou vazebnou aktivitou minor-groove. H2A.1 je specifická varianta pro varlata, oocyty a zygoty savců. Může se přednostně dimerizovat s H2B.1. Dosud je charakterizován pouze u myší, ale k dispozici je podobný gen u člověka, který je umístěn na konci největšího klastru histonového genu. V současné době se začínají objevovat další méně intenzivně studované varianty H2A, jako je H2A.J.

Varianty histonu H2B

Je známo, že histonový typ H2B má omezený počet variant alespoň u savců, apikomplexů a mořských ježků.[1][2][7][8] H2B.1 je varianta specifická pro varlata, oocyty a zygoty, která tvoří alespoň subnukleozomální částice v spermatidech. Může dimerizovat s H2A.L a H2A.1. H2B.W se podílí na spermatogenezi, funkcích spojených s telomerem ve spermatu a nachází se v spermatogenních buňkách. Je charakterizován prodloužením N-koncového ocasu. subH2B se podílí na regulaci spermiogeneze a nachází se v nenukleosomálních částicích v subakrosomu spermií. Tato varianta má bipartitní jaderný lokalizační signál. H2B.Z je specifická varianta pro apikomplexan, o které je známo, že interaguje s H2A.Z. „Spermie H2B“ je domnělá skupina, která obsahuje histonové H2B histony z mořských a pískových ježků a je potenciálně běžná pro echinaceu. Nedávno objevená varianta H2B.E se podílí na regulaci funkce čichového neuronu u myší.

Databáze a zdroje

„HistoneDB 2.0 - s variantami“, databáze histonů a jejich variant vedená Národní centrum pro biotechnologické informace, v současné době slouží jako nejkomplexnější ručně upravovaný zdroj na histonech a jejich variantách, který následuje po nové jednotné nomenklatuře variant histonů založené na fylogenezi. „Histome: The Histone Infobase“ je ručně upravená databáze histonových variant u lidí a související posttranslační modifikace stejně jako modifikace enzymů.[9] MS_HistoneDB je proteomicky orientovaná ručně upravovaná databáze pro myší a lidské histonové varianty.[10]

Reference

  1. ^ A b C Talbert PB, Ahmad K, Almouzni G, Ausio J, Berger F, Bhalla PL, Bonner WM, Cande WZ, Chadwick BP, Chan SW, Cross GA, Cui L, Dimitrov SI, Doenecke D, Eirin-Lopez JM, Gorovsky MA, Hake SB, Hamkalo BA, Holec S, Jacobsen SE, Kamieniarz K, Khochbin S, Ladurner AG, Landsman D, Latham JA, Loppin B, Malik HS, Marzluff WF, Pehrson JR, Postberg J, Schneider R, Singh MB, Smith MM , Thompson E, Torres-Padilla ME, Tremethick DJ, Turner BM, Waterborg JH, Wollmann H, Yelagandula R, Zhu B, Henikoff S (12. dubna 2012). „Jednotná nomenklatura založená na fylogenezi pro varianty histonů“. Epigenetika a chromatin. 5:7: 7. doi:10.1186/1756-8935-5-7. PMC  3380720. PMID  22650316.
  2. ^ A b C d „Databáze variant histonů 2.0“. Národní centrum pro biotechnologické informace. Citováno 13. ledna 2017.
  3. ^ Marzluff WF, Gongidi P, Woods KR, Jin J, Maltais LJ (listopad 2002). "Lidské a myší replikačně závislé histonové geny". Genomika. 80 (5): 487–98. doi:10.1016 / S0888-7543 (02) 96850-3. PMID  12408966.
  4. ^ Hake SB, Garcia BA, Duncan EM, Kauer M, Dellaire G, Shabanowitz J, Bazett-Jones DP, Allis CD, Hunt DF (leden 2006). "Expresní vzorce a posttranslační modifikace spojené s savčími histonovými variantami H3". The Journal of Biological Chemistry. 281 (1): 559–68. doi:10,1074 / jbc.M509266200. PMID  16267050.
  5. ^ Jang CW, Shibata Y, Starmer J, Yee D, Magnuson T (červenec 2015). „Histon H3.3 udržuje integritu genomu během vývoje savců“. Geny a vývoj. 29 (13): 1377–92. doi:10.1101 / gad.264150.115. PMC  4511213. PMID  26159997.
  6. ^ Kamakaka, Biggins (2005). „Varianty histonu: devianty?“. Genes Dev. 19 (3): 295–316. doi:10.1101 / gad.1272805. PMID  15687254.
  7. ^ A b Draizen EJ, Shaytan AK, Marino-Ramirez L, Talbert PB, Landsman D, Panchenko AR (2016). „HistoneDB 2.0: databáze histonů s variantami - integrovaný zdroj pro zkoumání histonů a jejich variant“. Database: The Journal of Biological Databases and Curation. 2016: baw014. doi:10.1093 / databáze / baw014. PMC  4795928. PMID  26989147.
  8. ^ A b Shaytan AK, Landsman D, Panchenko AR (2015). „Adaptabilita nukleosomů udělená sekvencí a strukturálními variacemi v dimerech histonu H2A-H2B“. Aktuální názor na strukturní biologii. 32: 48–57. doi:10.1016 / j.sbi.2015.02.004. PMC  4512853. PMID  25731851.
  9. ^ „Histome: Histone Infobase“. Citováno 13. ledna 2017.
  10. ^ El Kennani S, Adrait A, Shaytan AK, Khochbin S, Bruley C, Panchenko AR, Landsman D, Pflieger D, Govin J (2017). „MS_HistoneDB, ručně upravený zdroj pro proteomickou analýzu lidských a myších histonů“. Epigenetický chromatin. 10: 2. doi:10.1186 / s13072-016-0109-x. PMC  5223428. PMID  28096900.

externí odkazy