Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

H3K36me является эпигенетическое модификация упаковки ДНК белка гистона Н3 , в частности, моно- метилирование на 36 - е лизина остатком гистона H3 белка.

Существуют различные модификации H3K36, такие как фосфорилирование, метилирование, ацетилирование и убиквитилирование, которые имеют много важных биологических процессов. [1] Метилирование H3K36 особенно сказывается на репрессии транскрипции, альтернативном сплайсинге, дозовой компенсации, репликации и репарации ДНК, метилировании ДНК и передаче памяти об экспрессии генов от родителей к потомству во время развития. [1]

Номенклатура [ править ]

H3K36me2 указует Диметилирование из лизина 36 гистона H3 белковой субъединицы: [2]

Сокр.Имея в виду
H3Семейство гистонов H3
Kстандартное сокращение для лизина
36положение аминокислотного остатка

(считая от N-конца)

меняметильная группа
1количество добавленных метильных групп

Метилирование лизина [ править ]

На этой диаграмме показано прогрессирующее метилирование остатка лизина. Моно-метилирование означает метилирование, присутствующее в H3K36me1.

Метилирование лизина - это добавление метильной группы к лизину гистоновых белков. [3] Это происходит с помощью гистон-лизинметилтрансферазы (HMTase), которая использует S- аденозилметионин для специфического размещения метильной группы на остатках гистона Lys или Arg. [1] На данный момент было открыто только восемь специфических ферментов млекопитающих, которые могут метилировать H3K36 in vitro и / или in vivo, все из которых имеют идентичные каталитические домены SET, но разные предпочтения для остатков Lys36 в разных состояниях метилирования. [1]

Модификации гистонов [ править ]

Геномная ДНК эукариотических клеток обернута вокруг специальных белковых молекул, известных как гистоны . Комплексы, образованные петлей ДНК, известны как хроматин . Основной структурной единицей хроматина является нуклеосома , которая состоит из основного октамера гистонов ( H2A , H2B , H3 и H4), а также линкерный гистон и около 180 пар оснований ДНК, обернутых вокруг него. Эти гистоны ядра богаты остатками лизина и аргинина. Карбоксильный (C) конец этих гистонов способствует взаимодействию гистонов с гистонами, а также взаимодействиям гистонов с ДНК. Амино (N) -концевые заряженные хвосты являются участком посттрансляционных модификаций, таких как та, которая наблюдается в H3K36me3. [4] [5]

Эпигенетические последствия [ править ]

Посттрансляционная модификация гистоновых хвостов с помощью модифицирующих гистонов комплексов или комплексов ремоделирования хроматина интерпретируется клеткой и приводит к сложному комбинаторному выходу транскрипции. Считается, что гистоновый код диктует экспрессию генов за счет сложного взаимодействия между гистонами в определенной области. [6] Текущее понимание и интерпретация гистонов исходят из двух крупномасштабных проектов: ENCODE и эпигеномной дорожной карты. [7]Целью эпигеномного исследования было изучить эпигенетические изменения по всему геному. Это привело к состояниям хроматина, которые определяют области генома путем группирования взаимодействий различных белков и / или модификаций гистонов вместе. Состояние хроматина исследовали в клетках дрозофилы , изучая место связывания белков в геноме. Использование ChIP-секвенирования позволило выявить участки в геноме, характеризующиеся различной полосатостью. [8] Различные стадии развития были профилированы и у Drosophila, акцент был сделан на релевантности модификаций гистонов. [9] Анализ полученных данных привел к определению состояний хроматина на основе модификаций гистонов. [10]Были нанесены на карту определенные модификации, и было замечено, что обогащение локализуется в определенных геномных регионах. Было обнаружено пять модификаций коровых гистонов, каждая из которых связана с различными функциями клеток.

Геном человека был аннотирован состояниями хроматина. Эти аннотированные состояния могут использоваться как новые способы аннотирования генома независимо от лежащей в основе последовательности генома. Эта независимость от последовательности ДНК обеспечивает эпигенетический характер модификаций гистонов. Состояния хроматина также полезны для идентификации регуляторных элементов, не имеющих определенной последовательности, таких как энхансеры. Этот дополнительный уровень аннотации позволяет глубже понять клеточно-специфическую регуляцию генов. [11]

Методы [ править ]

Гистоновую метку H3K36me можно обнаружить разными способами:

  1. Последовательность иммунопреципитации хроматина ( ChIP-секвенирование ) измеряет количество обогащенной ДНК, однажды связанной с целевым белком и подвергшейся иммунопреципитации. Это приводит к хорошей оптимизации и используется in vivo для выявления связывания ДНК с белком, происходящего в клетках. ChIP-Seq можно использовать для идентификации и количественного определения различных фрагментов ДНК для различных модификаций гистонов вдоль геномной области. [12]
  2. Секвенирование микрококковой нуклеазы (MNase-seq) используется для исследования областей, которые связаны с хорошо расположенными нуклеосомами. Использование фермента микрококковой нуклеазы используется для определения положения нуклеосом. Видно, что правильно расположенные нуклеосомы имеют обогащенные последовательности. [13]
  3. Анализ на секвенирование хроматина, доступного для транспозаз (ATAC-seq), используется для изучения областей, свободных от нуклеосом (открытый хроматин). Он использует гиперактивный транспозон Tn5, чтобы выделить локализацию нуклеосом. [14] [15] [16]

См. Также [ править ]

  • Метилирование гистонов
  • Гистоновая метилтрансфераза
  • Метиллизин

Ссылки [ править ]

  1. ^ а б в г Вагнер Э.Дж., Карпентер ПБ (январь 2012 г.). «Понимание языка метилирования Lys36 на гистоне H3» . Обзоры природы. Молекулярная клеточная биология . 13 (2): 115–26. DOI : 10.1038 / nrm3274 . PMC  3969746 . PMID  22266761 .
  2. ^ Блэки CA, Litt MD (2015-11-30). «Глава 2 - Модификации гистонов - модели и механизмы». В Хуанг С., Литт, Мэриленд, Блейки, Калифорния (ред.). Экспрессия и регуляция эпигенетических генов . Лондон: Elsevier / Academic Press. С. 21–38. DOI : 10.1016 / B978-0-12-799958-6.00002-0 . ISBN 978-0-12-799958-6.
  3. Перейти ↑ Wang Z, Liu H (август 2019). «Метилирование лизина регулирует заболевания нервной системы» . Нейропептиды . 76 : 101929. дои : 10.1016 / j.npep.2019.04.004 . PMID 31076097 . 
  4. ^ Ruthenburg AJ, Ли H, Patel DJ, Allis CD (декабрь 2007). «Многовалентное взаимодействие модификаций хроматина за счет связанных связывающих модулей» . Обзоры природы. Молекулярная клеточная биология . 8 (12): 983–94. DOI : 10.1038 / nrm2298 . PMC 4690530 . PMID 18037899 .  
  5. ^ Kouzarides T (февраль 2007). «Модификации хроматина и их функции». Cell . 128 (4): 693–705. DOI : 10.1016 / j.cell.2007.02.005 . PMID 17320507 . 
  6. ^ Jenuwein T, Allis CD (август 2001). «Перевод гистонового кода». Наука . 293 (5532): 1074–80. DOI : 10.1126 / science.1063127 . PMID 11498575 . 
  7. ^ Birney Е, Stamatoyannopoulos JA , Датта А, Гиго R, Gingeras TR, Маргулис ЕН, и др. (Консорциум проектов ENCODE) (июнь 2007 г.). «Идентификация и анализ функциональных элементов в 1% генома человека в рамках пилотного проекта ENCODE» . Природа . 447 (7146): 799–816. Bibcode : 2007Natur.447..799B . DOI : 10,1038 / природа05874 . PMC 2212820 . PMID 17571346 .   CS1 maint: обескураженный параметр ( ссылка )
  8. ^ Филион ГДж, ван Bemmel Ю.Г., Брауншвейг U, Talhout Вт, Тип J, Уорд Л. Д., и др. (Октябрь 2010 г.). «Систематическое картирование расположения белков выявляет пять основных типов хроматина в клетках дрозофилы» . Cell . 143 (2): 212–24. DOI : 10.1016 / j.cell.2010.09.009 . PMC 3119929 . PMID 20888037 .  
  9. ^ Рой С., Эрнст Дж, Харченко П.В., Херадпур П., Негре Н., Итон М.Л. и др. (Консорциум modENCODE) (декабрь 2010 г.). «Идентификация функциональных элементов и регуляторных цепей с помощью Drosophila modENCODE» . Наука . 330 (6012): 1787–97. Bibcode : 2010Sci ... 330.1787R . DOI : 10.1126 / science.1198374 . PMC 3192495 . PMID 21177974 .  
  10. ^ Харченко П.В., Алексеенко А.А., Шварц Ю.Б., Минода А., Риддл NC, Эрнст Дж и др. (Март 2011 г.). «Комплексный анализ ландшафта хроматина у Drosophila melanogaster» . Природа . 471 (7339): 480–5. Bibcode : 2011Natur.471..480K . DOI : 10,1038 / природа09725 . PMC 3109908 . PMID 21179089 .  
  11. ^ Kundaje А, Meuleman Вт, Эрнст Дж, Биленького М, йены А, Херави-Мусави А, и др. (Консорциум Roadmap Epigenomics) (февраль 2015 г.). «Интегративный анализ 111 эталонных эпигеномов человека» . Природа . 518 (7539): 317–30. Bibcode : 2015Natur.518..317. . DOI : 10,1038 / природа14248 . PMC 4530010 . PMID 25693563 .  
  12. ^ «Целочисленное IP-секвенирование хроматина (ChIP-Seq)» (PDF). Иллюмина . Проверено 23 октября 2019 года.
  13. ^ "MAINE-Seq / Mnase-Seq" . иллюмина . Проверено 23 октября 2019.
  14. ^ Buenrostro JD, Wu B, Chang ГИ, Greenleaf WJ (январь 2015). «ATAC-seq: метод определения доступности хроматина в масштабе всего генома» . Текущие протоколы в молекулярной биологии . 109 (1): 21.29.1–21.29.9. DOI : 10.1002 / 0471142727.mb2129s109 . PMC 4374986 . PMID 25559105 .  
  15. ^ ЗсЬер А.Н., Buenrostro JD, Denny SK, Schwartz K, G Шерлок, Greenleaf WJ (ноябрь 2015). «Структурированные отпечатки пальцев нуклеосом позволяют с высоким разрешением картировать архитектуру хроматина в регуляторных областях» . Геномные исследования . 25 (11): 1757–70. DOI : 10.1101 / gr.192294.115 . PMC 4617971 . PMID 26314830 .  
  16. ↑ Song L, Crawford GE (февраль 2010 г.). «DNase-seq: метод высокого разрешения для картирования активных регуляторных элементов гена в геноме из клеток млекопитающих» . Протоколы Колд-Спринг-Харбор . 2010 (2): pdb.prot5384. DOI : 10,1101 / pdb.prot5384 . PMC 3627383 . PMID 20150147 .