Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

H3K9me3 представляет собой эпигенетическую модификацию белка упаковки ДНК гистона H3 . Это знак , что указывает на три- метилирование на 9 - лизина остатком гистона H3 белка и часто ассоциируется с гетерохроматина .

Номенклатура [ править ]

H3K9me3 указует триметилирование из лизина 9 гистона Н3 белковой субъединицы: [1]

Сокр.Имея в виду
H3Семейство гистонов H3
Kстандартное сокращение для лизина
9положение аминокислотного остатка

(считая от N-конца)

меняметильная группа
3количество добавленных метильных групп

Метилирование лизина [ править ]

Метилирование-лизин

На этой диаграмме показано прогрессирующее метилирование остатка лизина. Триметилирование означает метилирование, присутствующее в H3K9me3.

Понимание модификаций 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 : она состоит из основного октамера гистонов (H2A, H2B, H3 и H4), а также линкерного гистона и около 180 пар оснований ДНК. 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 местом посттрансляционных модификаций, таких как та, которая наблюдается в H3K9me3. [2] [3]

Эпигенетические последствия [ править ]

Посттрансляционная модификация гистоновых хвостов с помощью комплексов модификации гистонов или комплексов ремоделирования хроматина интерпретируется клеткой и приводит к сложному комбинаторному выходу транскрипции. Считается, что код гистонов диктует экспрессию генов за счет сложного взаимодействия между гистонами в определенной области. [4] Текущее понимание и интерпретация гистонов происходит из двух крупномасштабных проектов: ENCODE и эпигеномной дорожной карты. [5]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 в геноме участки, характеризующиеся различной полосатостью. [6] Различные стадии развития были профилированы и у Drosophila, акцент был сделан на релевантности модификаций гистонов. [7] Изучение полученных данных привело к определению состояний хроматина на основе модификаций гистонов. [8]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.

  • H3K4me3 -промоторы
  • H3K4me1 - праймированные энхансеры
  • H3K36me3 -генные тела
  • H3K27me3 -поликомб репрессия
  • H3K9me3-гетерохроматин

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 регуляцию клеточно-специфических генов. [9]

Значение [ править ]

Гетерохроматин, меченный H3K9me3, играет ключевую роль в эмбриональных стволовых клетках в начале органогенеза во время фиксации клонов, а также играет роль в поддержании верности клонов. [10]

Методы [ править ]

Гистоновую метку 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. [11]

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 хорошо расположенные нуклеосомы имеют обогащенные последовательности. [12]

3. Анализ последовательности хроматина, доступного для транспозаз ( ATAC-seq ), используется для поиска участков, свободных от нуклеосом (открытый хроматин). Он использует гиперактивный транспозон Tn5, чтобы выделить локализацию нуклеосом. [13] [14] [15]

См. Также [ править ]

  • Метилирование гистонов
  • Гистоновая метилтрансфераза
  • Метиллизин

Ссылки [ править ]

  1. ^ Хуанг, Суминг; Литт, Майкл Д .; Энн Блейки, К. (30 ноября 2015 г.). Экспрессия и регуляция эпигенетических генов . С. 21–38. ISBN 9780127999586.
  2. ^ 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 .  
  3. ^ Kouzarides T (февраль 2007). «Модификации хроматина и их функции». Cell . 128 (4): 693–705. DOI : 10.1016 / j.cell.2007.02.005 . PMID 17320507 . 
  4. ^ Jenuwein T, Allis CD (август 2001). «Перевод гистонового кода». Наука . 293 (5532): 1074–80. CiteSeerX 10.1.1.453.900 . DOI : 10.1126 / science.1063127 . PMID 11498575 .  
  5. ^ Birney Е, Stamatoyannopoulos JA , Датта А, Гиго R, Gingeras TR, Маргулис ЕН, и др. (Консорциум проекта 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 .  
  6. ^ Филион GJ ван Bemmel JG, Брауншвейг U, W Talhout, Kind J, Уорд LD, Brugman W, де Кастро IJ, Kerkhoven Р.М., Bussemaker HJ ван Steensel B (октябрь 2010). «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 .  
  7. ^ 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 .  
  8. ^ 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 .  
  9. ^ Kundaje А, Meuleman Вт, Эрнст Дж, Биленького М, йены А, Херави-Мусави А, Kheradpour Р, Чжан Z, 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 .  
  10. ^ Nicetto D, Донахью G, джайнская Т, Пэн Т, Sidoli S, Шэн л, Montavon Т, Беккер JS, Гриннхейм Ю.М., Бланик К, Гарсиа Б. А., Тан К, Bonasio Р, Jenuwein Т, Зарет КС (январь 2019). «Потеря H3K9me3-гетерохроматина в генах, кодирующих белок, делает возможной спецификацию линии развития» . Наука . 363 (6424): 294–297. Bibcode : 2019Sci ... 363..294N . DOI : 10.1126 / science.aau0583 . PMC 6664818 . PMID 30606806 .  
  11. ^ «Целочисленное IP-секвенирование хроматина (ChIP-Seq)» (PDF) . Иллюмина . Проверено 23 октября 2019 года .
  12. ^ "MAINE-Seq / Mnase-Seq" . иллюмина . Проверено 23 октября 2019 года .
  13. ^ Буэнростро, Джейсон Д .; Ву, Пекин; Chang, Howard Y .; Гринлиф, Уильям Дж. (2015). «ATAC-seq: метод определения доступности хроматина в масштабе всего генома» . Текущие протоколы в молекулярной биологии . 109 : 21.29.1–21.29.9. DOI : 10.1002 / 0471142727.mb2129s109 . ISBN 9780471142720. PMC  4374986 . PMID  25559105 .
  14. ^ Шеп, Алисия Н .; Буэнростро, Джейсон Д .; Денни, Сара К .; Шварц, Катя; Шерлок, Гэвин; Гринлиф, Уильям Дж. (2015). «Структурированные отпечатки пальцев нуклеосом позволяют с высоким разрешением картировать архитектуру хроматина в регуляторных областях» . Геномные исследования . 25 (11): 1757–1770. DOI : 10.1101 / gr.192294.115 . ISSN 1088-9051 . PMC 4617971 . PMID 26314830 .   
  15. ^ Песня, L .; Кроуфорд, GE (2010). «DNase-seq: метод высокого разрешения для картирования активных генных регулирующих элементов в геноме из клеток млекопитающих» . Протоколы Колд-Спринг-Харбор . 2010 (2): pdb.prot5384. DOI : 10,1101 / pdb.prot5384 . ISSN 1559-6095 . PMC 3627383 . PMID 20150147 .