MADS-box - MADS-box

The MADS box je konzervovaný sekvenční motiv. Geny, které obsahují tento motiv, se nazývají genová rodina MADS-box.[1] Rámeček MADS kóduje doménu MADS vázající DNA. Doména MADS se váže na sekvence DNA s vysokou podobností s motivem CC [A / T]6GG nazval CArG-box.[2] MADS-doménové proteiny jsou obecně transkripční faktory.[2][3] Délka MADS-boxu uváděná různými vědci se poněkud liší, ale typické délky jsou v rozmezí 168 až 180 párů bází, tj. Kódovaná doména MADS má délku 56 až 60 aminokyselin.[4][5][6][7] Existují důkazy, že doména MADS se vyvinula ze sekvenčního úseku a topoizomeráza typu II ve společném předkovi všech existujících eukaryot.[8]

Původ jména

První identifikovaný gen MADS-box byl ARG80 od začínajících kvasnic, Saccharomyces cerevisiae,[9] ale v té době nebyl uznán jako člen velké genové rodiny. Rodina genů MADS-box dostala své jméno později jako zkratka odkazující na čtyři zakládající členy,[1] ignorování ARG80:

Rozmanitost

Geny MADS-box byly detekovány téměř u všech studovaných eukaryot.[8] Zatímco genomy zvířat a hub obecně mají pouze asi jeden až pět genů MADS-box, genomy kvetoucí rostliny mít přibližně 100 genů MADS-box.[11][12]Rozlišují se dva typy proteinů domény MADS; proteiny MADS podobné SRF nebo typu I a MEF2 podobné (po FAKTOR MYOCYTE-ENHANCER2 ) nebo proteiny MADS domény typu II.[8][13] Proteiny domény MADS podobné SRF u zvířat a hub mají druhou konzervovanou doménu, doménu SAM (SRF, ARG80, MCM1).[14] MEF2 podobné proteiny MADS-domény u zvířat a hub mají MEF2 doména jako druhá konzervovaná doména.[14] V rostlinách se proteiny MADS domény podobné MEF2 nazývají také proteiny typu MIKC s odkazem na jejich konzervovanou strukturu domény, kde za doménou MADS (M) následuje Intervening (I), keratin-like (K) a C-koncová doména.[11] V rostlinách tvoří protein domény MADS tetramery, což je považováno za ústřední pro jejich funkci.[15][16] Struktura tetramerizační domény proteinu MADS-domény SEPALLATA3 byla vyřešena ilustrující strukturní základ pro tvorbu tetrameru[17]

A genetik intenzivní zkoumání genů MADS-box je Günter Theißen na Univerzita v Jeně. Například on a jeho spolupracovníci by těmito geny mohli ukázat, že objednat z Gnetales souvisí užší s jehličnany než s kvetoucí rostliny.[18]

Funkce genů MADS-box

Geny MADS-box mají řadu funkcí. U zvířat se geny MADS-box účastní vývoje svalů a proliferace buněk a diferenciace.[14] Funkce hub se pohybují od reakce feromonů po arginin metabolismus.[14]

V rostlinách jsou geny MADS-box zapojeny do kontroly všech hlavních aspektů vývoje, včetně samců a samic gametofyt vývoj, vývoj embryí a semen, jakož i vývoj kořenů, květin a plodů.[11][12]

Některé MADS-box geny kvetoucích rostlin mají homeotické funkce jako HOX geny zvířat.[1] Květinové homeotické geny MADS-box (např AGAMOUS a NEDOSTATKY) podílet se na určování identity květinových orgánů podle ABC model vývoje květin.[19]

Další funkcí genů MADS-box je stanovení doby kvetení. v Arabidopsis thaliana geny boxu MADS SOC1[20] a Kvetoucí Locus C.[21] (FLC) bylo prokázáno, že mají důležitou roli v integraci časových drah molekulárního kvetení. Tyto geny jsou nezbytné pro správné načasování kvetoucí a pomáhají zajistit, aby došlo k oplodnění v době maximálního reprodukčního potenciálu.

Struktura proteinů MADS-box

Struktura MADS box proteinu je charakterizována čtyřmi doménami. Na N koncový konec je vysoce konzervovaný MADS DNA vazebná doména.[22] Vedle domény MADS jsou mírně konzervované Intervening (I) a Keratin -jako (K) domény, které se účastní konkrétních interakce protein-protein.[22] The karboxylový terminál (C) doména je vysoce variabilní a podílí se na transkripční aktivaci a sestavování heterodimery a multimerní protein komplexy. [23]

Reference

  1. ^ A b C Schwarz-Sommer Z, Huijser P, Nacken W, Saedler H, Sommer H (listopad 1990). "Genetická kontrola vývoje květu homeotickými geny v Antirrhinum majus". Věda. 250 (4983): 931–6. Bibcode:1990Sci ... 250..931S. doi:10.1126 / science.250.4983.931. PMID  17746916. S2CID  15848590.
  2. ^ A b West AG, Shore P, Sharrocks AD (květen 1997). „Vazba DNA transkripčními faktory boxu MADS: molekulární mechanismus pro diferenciální ohýbání DNA“. Molekulární a buněčná biologie. 17 (5): 2876–87. doi:10.1128 / MCB.17.5.2876. PMC  232140. PMID  9111360.
  3. ^ Svensson M (2000). Vývoj rodiny rostlinných genů s regulačními funkcemi ve vývoji; studie o Picea abies a Lycopodium annotinum (PDF). Disertační práce. Univerzita v Uppsale, Teknisk-naturvetenskapliga vetenskapsområdet, biologie, oddělení evoluční biologie. ISBN  978-91-554-4826-4. Citováno 2007-07-30.
  4. ^ Ma K, Chan JK, Zhu G, Wu Z (květen 2005). „Acetylace faktoru 2 zesilovače myocytů pomocí p300 zvyšuje jeho vazebnou aktivitu k DNA, transkripční aktivitu a myogenní diferenciaci“. Molekulární a buněčná biologie. 25 (9): 3575–82. doi:10.1128 / MCB.25.9.3575-3582.2005. PMC  1084296. PMID  15831463.
  5. ^ Lamb RS, Irish VF (květen 2003). „Funkční divergence v liniích květinových homeotických genů APETALA3 / PISTILLATA“. Sborník Národní akademie věd Spojených států amerických. 100 (11): 6558–63. Bibcode:2003PNAS..100.6558L. doi:10.1073 / pnas.0631708100. PMC  164485. PMID  12746493.
  6. ^ Nam J, dePamphilis CW, Ma H, Nei M (září 2003). "Starověk a evoluce rodiny genů MADS-box kontrolujících vývoj květů v rostlinách". Molekulární biologie a evoluce. 20 (9): 1435–47. doi:10,1093 / molbev / msg152. PMID  12777513.
  7. ^ Lü S, Du X, Lu W, Chong K, Meng Z (2007). „Dva AGAMOUS-like MADS-box geny z Taihangia rupestris (Rosaceae) odhalují nezávislé trajektorie ve vývoji květinových homeotických funkcí třídy C a třídy D“. Evoluce a vývoj. 9 (1): 92–104. doi:10.1111 / j.1525-142X.2006.00140.x. PMID  17227369.
  8. ^ A b C Gramzow L, Ritz MS, Theissen G (duben 2010). "O původu transkripčních faktorů domény MADS". Trendy v genetice. 26 (4): 149–53. doi:10.1016 / j.tig.2010.01.004. PMID  20219261.
  9. ^ Dubois E, Bercy J, Descamps F, Messenguy F (1987). "Charakterizace dvou nových genů nezbytných pro vegetativní růst Saccharomyces cerevisiae: stanovení nukleotidové sekvence a mapování chromozomů". Gen. 55 (2–3): 265–275. doi:10.1016/0378-1119(87)90286-1. PMID  3311883.
  10. ^ Sommer H, Beltrán JP, Huijser P, Pape H, Lönnig WE, Saedler H, Schwarz-Sommer Z (březen 1990). „Deficiens, homeotický gen podílející se na regulaci morfogeneze květů u Antirrhinum majus: protein vykazuje homologii s transkripčními faktory“. Časopis EMBO. 9 (3): 605–13. doi:10.1002 / j.1460-2075.1990.tb08152.x. PMC  551713. PMID  1968830.
  11. ^ A b C Becker A, Theissen G (prosinec 2003). „Hlavní kmeny genů MADS-box a jejich role ve vývoji a vývoji kvetoucích rostlin“. Molekulární fylogenetika a evoluce. 29 (3): 464–89. doi:10.1016 / S1055-7903 (03) 00207-0. PMID  14615187.
  12. ^ A b Gramzow L, Theissen G (2010). „Stopařův průvodce světem rostlin MADS“. Genome Biology. 11 (6): 214. doi:10.1186 / gb-2010-11-6-214. PMC  2911102. PMID  20587009.
  13. ^ Gramzow L, Theissen G (2010). „Stopařův průvodce světem rostlin MADS“. Genome Biology. 11 (6): 214. doi:10.1186 / gb-2010-11-6-214. PMC  2911102. PMID  20587009.
  14. ^ A b C d Shore P, Sharrocks AD (duben 1995). "Rodina transkripčních faktorů MADS-box". European Journal of Biochemistry. 229 (1): 1–13. doi:10.1111 / j.1432-1033.1995.0001l.x. PMID  7744019.
  15. ^ Theissen G, Saedler H (leden 2001). "Biologie rostlin. Květinová kvarteta". Příroda. 409 (6819): 469–71. Bibcode:2001 Natur.409..469T. doi:10.1038/35054172. PMID  11206529. S2CID  5325496.
  16. ^ Smaczniak C, Immink RG, Muiño JM, Blanvillain R, Busscher M, Busscher-Lange J, Dinh QD, Liu S, Westphal AH, Boeren S, Parcy F, Xu L, Carles CC, Angenent GC, Kaufmann K (leden 2012) . "Charakterizace komplexů transkripčních faktorů domény MADS ve vývoji květu Arabidopsis". Sborník Národní akademie věd Spojených států amerických. 109 (5): 1560–5. Bibcode:2012PNAS..109.1560S. doi:10.1073 / pnas.1112871109. PMC  3277181. PMID  22238427.
  17. ^ Puranik S, Acajjaoui S, Conn S, Costa L, Conn V, Vial A, Marcellin R, Melzer R, Brown E, Hart D, Theißen G, Silva CS, Parcy F, Dumas R, Nanao M, Zubieta C (září 2014 ). "Strukturální základ pro oligomerizaci transkripčního faktoru domény MADS SEPALLATA3 v Arabidopsis". Rostlinná buňka. 26 (9): 3603–15. doi:10.1105 / tpc.114.127910. PMC  4213154. PMID  25228343.
  18. ^ Winter KU, Becker A, Münster T, Kim JT, Saedler H, Theissen G (červen 1999). „Geny MADS-box ukazují, že gnetofyty jsou více spjaty s jehličnany než s kvetoucími rostlinami“. Sborník Národní akademie věd Spojených států amerických. 96 (13): 7342–7. Bibcode:1999PNAS ... 96,7342W. doi:10.1073 / pnas.96.13.7342. PMC  22087. PMID  10377416.
  19. ^ Coen ES, Meyerowitz EM (září 1991). „Válka přeslenů: genetické interakce ovlivňující vývoj květin“. Příroda. 353 (6339): 31–7. Bibcode:1991Natur.353 ... 31C. doi:10.1038 / 353031a0. PMID  1715520. S2CID  4276098.
  20. ^ Onouchi H, Igeño MI, Périlleux C, Graves K, Coupland G (červen 2000). „Mutageneze rostlin nadměrně exprimujících CONSTANS demonstruje nové interakce mezi geny doby květu Arabidopsis“. Rostlinná buňka. 12 (6): 885–900. doi:10,1105 / tpc.12.6.885. PMC  149091. PMID  10852935.
  21. ^ Michaels SD, Amasino RM (květen 1999). „FLOWERING LOCUS C kóduje nový protein domény MADS, který působí jako represor kvetení“. Rostlinná buňka. 11 (5): 949–56. doi:10,1105 / tpc.11.5.949. PMC  144226. PMID  10330478.
  22. ^ A b Jack, Thomas (2004). "Molekulární a genetické mechanismy květinové kontroly". Rostlinná buňka. 16 Suppl: S1 – S17. doi:10.1105 / tpc.017038. ISSN  1040-4651. PMC  2643400. PMID  15020744.
  23. ^ Riechmann, Jose Luis; Meyerowitz, Elliot M. (1997). "Proteiny domény MADS ve vývoji rostlin". Biologická chemie. 378 (10): 1079–1101. ISSN  1431-6730. PMID  9372178.

externí odkazy