H3R17me2

H3R17me2 представляет собой эпигенетическую модификацию ДНК-упаковывающего белка гистона H3 . Это метка, указывающая на диметилирование 17-го аргининового остатка белка гистона Н3. В эпигенетике аргининовое метилирование гистонов H3 и H4 связано с более доступной структурой хроматина и, следовательно, более высокими уровнями транскрипции. Существование аргининдеметилаз, способных обратить метилирование аргинина, является спорным. ^[1]

Номенклатура

Название этой модификации указывает на диметилирование аргинина 17 на белковой субъединице гистона Н3: ^[2]

Сокр.	Значение
H3	Семейство гистонов H3
р	стандартное сокращение для аргинина
17	положение аминокислотного остатка (считая от N-конца)
меня	метильная группа
2	количество добавленных метильных групп

Аргинин

Метилирование аргинина PRMT I и II типа.

Аргинин может быть метилирован один раз (монометилированный аргинин) или дважды (диметилированный аргинин). Метилирование остатков аргинина катализируется тремя различными классами белковых аргининметилтрансфераз. ^[1]

Метилирование аргинина влияет на взаимодействие между белками и участвует во множестве клеточных процессов, включая доставку белков, передачу сигналов и регуляцию транскрипции. ^[3]

Метилирование аргинина играет важную роль в регуляции генов из-за способности PRMT откладывать ключевые активирующие (гистоны H4R3me2 , H3R2me2 , H3R17me2, H3R26me2a ) или репрессивные ( H3R8me2 , H4R3me2 ) гистоновые метки.

Модификации гистонов

Геномная ДНК эукариотических клеток обернута вокруг особых белковых молекул, известных как гистоны . Комплексы, образованные зацикливанием ДНК, известны как хроматин .

Механизм и функция модификации

Метилирование H3R17 опосредуется CARM1 и рекрутируется на промотор при активации гена вместе с ацетилтрансферазами и активирует транскрипцию. Когда CARM1 рекрутируется на промоторы транскрипции, гистон H3 метилируется (H3R17me2 и H3R26me2). Диметилирование H3R17 как критическая эпигенетическая метка в аутофагии , вызванной голоданием ^[4]

Эпигенетические последствия

Посттрансляционная модификация гистоновых хвостов либо гистон-модифицирующими комплексами, либо комплексами 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. ^[5] Текущее понимание и интерпретация гистонов исходит из двух крупномасштабных проектов: ENCODE и дорожной карты Epigenomic. ^[6]Целью эпигеномного исследования было изучение эпигенетических изменений во всем геноме. Это привело к состояниям хроматина, которые определяют геномные регионы путем группировки различных белков и/или модификаций гистонов вместе. Состояние хроматина было исследовано в клетках дрозофилы путем изучения места связывания белков в геноме. С помощью ChIP-секвенирования были выявлены участки генома, характеризующиеся различной полосатостью. ^[7] Различные стадии развития были профилированы и у дрозофилы, акцент был сделан на релевантности модификации гистонов. ^[8] Изучение полученных данных привело к определению состояний хроматина на основе модификаций гистонов. ^[9] Были картированы определенные модификации, и было замечено, что обогащение локализовано в определенных областях генома.

Геном человека аннотирован состояниями хроматина. Эти аннотированные состояния можно использовать в качестве новых способов аннотирования генома независимо от основной последовательности генома. Эта независимость от последовательности ДНК усиливает эпигенетическую природу модификаций гистонов. Состояния хроматина также полезны для идентификации регуляторных элементов, которые не имеют определенной последовательности, таких как энхансеры. Этот дополнительный уровень аннотации позволяет глубже понять клеточно-специфическую регуляцию генов. ^[10]

Клиническое значение

Мыши с нокаутом CARM1 меньше по размеру и умирают вскоре после рождения. CARM1 необходим для эпигенетического поддержания плюрипотентности и самообновления, поскольку он метилирует H3R17 и H3R26 в основных генах плюрипотентности, таких как Oct4 , Sox2 и Nanog . ^[1]

Опосредованное CARM1 метилирование H3R17 необходимо для создания и поддержания линии астроглии. Отсутствие H3R17me2a снижает уровень miR-92a , и известно, что эта miRNA участвует в развитии нервной системы. ^[1]

CARM1 был косвенно связан с прогрессированием диабетической ретинопатии , поскольку он и связанная с ним метка H3R17me2a увеличивались при высоком уровне глюкозы, способствуя апоптозу клеток пигментного эпителия сетчатки. ^[1]

Методы

Гистоновую метку H3K4me1 можно обнаружить разными способами:

1. Иммунопреципитационное секвенирование хроматина ( ЧИП-секвенирование ) измеряет степень обогащения ДНК после связывания с целевым белком и 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 в геномной области. ^[11]

2. Секвенирование микрококковых нуклеаз ( MNase-seq ) используется для исследования областей, которые связаны хорошо расположенными нуклеосомами. Использование фермента нуклеазы микрококков используется для определения положения нуклеосом. Видно, что хорошо расположенные нуклеосомы имеют обогащение последовательностей. ^[12]

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

Смотрите также

Метилирование гистонов
Гистонметилтрансфераза

использованная литература

^ a b c d e Блан, Ромео С .; Ричард, Стефан (2017). «Метилирование аргинина: взросление» . Молекулярная клетка . 65 (1): 8–24. doi : 10.1016/j.molcel.2016.11.003 . PMID 28061334 .
^ Хуанг, Сумин; Литт, Майкл Д.; Энн Блейки, К. (30 ноября 2015 г.). Эпигенетическая экспрессия генов и регуляция . стр. 21–38. ISBN 9780127999586.
^ Макбрайд, А .; Сильвер, П. (2001). «Состояние Arg: метилирование белка в момент достижения аргинином совершеннолетия» . Сотовый . 106 (1): 5–8. doi : 10.1016/S0092-8674(01)00423-8 . PMID 11461695 . S2CID 17755108 .
^ Шин, Хи-Джай Р .; Ким, Хёнкён; Ким, Кеун Иль; Пэк, Сон Хи (2016). «Эпигенетическая и транскрипционная регуляция аутофагии» . Аутофагия . 12 (11): 2248–2249. дои : 10.1080/15548627.2016.1214780 . ПВК 5103355 . PMID 27487449 .
↑ Jenuwein T, Allis CD (август 2001 г.). «Перевод гистонового кода». Наука . 293 (5532): 1074–80. doi : 10.1126/science.1063127 . PMID 11498575 . S2CID 1883924 .
^ Бирни Э., Стаматояннопулос Дж. А. , Датта А., Гиго Р., Джингерас Т. Р., Маргулис Э. Х. 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. Бибкод : 2007Natur.447..799B . doi : 10.1038/nature05874 . ПМС 2212820 . PMID 17571346 .
↑ Филион Г.Дж., ван Беммель Дж. Г., Брауншвейг У., Талхаут В., Кинд Дж., Уорд Л.Д., Бругман В., де Кастро И.Дж., Керховен Р.М., Буссемакер Х.Дж., ван Стенсел Б. (октябрь 2010 г.). «Систематическое картирование расположения белков выявило пять основных типов хроматина в клетках дрозофилы» . Сотовый . 143 (2): 212–24. doi : 10.1016/j.cell.2010.09.009 . ПВК 3119929 . PMID 20888037 .
^ 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 по модулю Drosophila modENCODE» . Наука . 330 (6012): 1787–1797. Бибкод : 2010Sci...330.1787R . doi : 10.1126/science.1198374 . ПВК 3192495 . PMID 21177974 .
^ Харченко П.В., Алексеенко А.А., Шварц Ю.Б., Минода А., Риддл Н.К., Эрнст Дж. и др. (март 2011 г.). «Комплексный анализ хроматинового ландшафта Drosophila melanogaster» . Природа . 471 (7339): 480–5. Бибкод : 2011Natur.471..480K . doi : 10.1038/nature09725 . ПВК 3109908 . PMID 21179089 .
^ Кундадже А., Меулеман В., Эрнст Дж., Биленки М., Йен А., Херави-Муссави А., Херадпур П., Чжан З. и др. (Консорциум Roadmap Epigenomics) (февраль 2015 г.). «Интегративный анализ 111 эталонных эпигеномов человека» . Природа . 518 (7539): 317–30. Бибкод : 2015Natur.518..317. . дои : 10.1038/природа14248 . ПМК 4530010 . PMID 25693563 .
^ «IP-секвенирование полногеномного хроматина (ChIP-Seq)» (PDF) . Иллюмина . Проверено 23 октября 2019 г.
Викискладе есть медиафайлы по теме MAINE-Seq / Mnase-Seq . иллюмина . Проверено 23 октября 2019 г.
^ Буэнростро, Джейсон Д .; Ву, Пекин; Чанг, Ховард Ю.; Гринлиф, Уильям Дж. (2015). «ATAC-seq: метод анализа доступности хроматина для всего генома» . Текущие протоколы в молекулярной биологии . 109 : 21.29.1–21.29.9. дои : 10.1002/0471142727.mb2129s109 . ISBN 9780471142720. ПВК 4374986 . PMID 25559105 .
^ Шеп, Алисия Н .; Буэнростро, Джейсон Д.; Денни, Сара К.; Шварц, Катя; Шерлок, Гэвин; Гринлиф, Уильям Дж. (2015). «Структурированные нуклеосомные отпечатки пальцев позволяют картировать хроматиновую архитектуру в регуляторных регионах с высоким разрешением» . Геномные исследования . 25 (11): 1757–1770. doi : 10.1101/gr.192294.115 . ISSN 1088-9051 . ПВК 4617971 . PMID 26314830 .
^ Сонг, Л .; Кроуфорд, GE (2010). «DNase-seq: метод высокого разрешения для картирования регуляторных элементов активного гена в геноме клеток млекопитающих» . Протоколы Колд-Спринг-Харбор . 2010 (2): pdb.prot5384. дои : 10.1101/pdb.prot5384 . ISSN 1559-6095 . ПВК 3627383 . PMID 20150147 .

[Blanc_2017-1] Блан, Ромео С .; Ричард, Стефан (2017). «Метилирование аргинина: взросление» . Молекулярная клетка . 65 (1): 8–24. doi : 10.1016/j.molcel.2016.11.003 . PMID 28061334 .

[2] Хуанг, Сумин; Литт, Майкл Д.; Энн Блейки, К. (30 ноября 2015 г.). Эпигенетическая экспрессия генов и регуляция . стр. 21–38. ISBN 9780127999586.

[McBride_2001-3] Макбрайд, А .; Сильвер, П. (2001). «Состояние Arg: метилирование белка в момент достижения аргинином совершеннолетия» . Сотовый . 106 (1): 5–8. doi : 10.1016/S0092-8674(01)00423-8 . PMID 11461695 . S2CID 17755108 .

[starve-4] Шин, Хи-Джай Р .; Ким, Хёнкён; Ким, Кеун Иль; Пэк, Сон Хи (2016). «Эпигенетическая и транскрипционная регуляция аутофагии» . Аутофагия . 12 (11): 2248–2249. дои : 10.1080/15548627.2016.1214780 . ПВК 5103355 . PMID 27487449 .

[5] Jenuwein T, Allis CD (август 2001 г.). «Перевод гистонового кода». Наука . 293 (5532): 1074–80. doi : 10.1126/science.1063127 . PMID 11498575 . S2CID 1883924 .

[6] Бирни Э., Стаматояннопулос Дж. А. , Датта А., Гиго Р., Джингерас Т. Р., Маргулис Э. Х. 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. Бибкод : 2007Natur.447..799B . doi : 10.1038/nature05874 . ПМС 2212820 . PMID 17571346 .

[7] ↑ Филион Г.Дж., ван Беммель Дж. Г., Брауншвейг У., Талхаут В., Кинд Дж., Уорд Л.Д., Бругман В., де Кастро И.Дж., Керховен Р.М., Буссемакер Х.Дж., ван Стенсел Б. (октябрь 2010 г.). «Систематическое картирование расположения белков выявило пять основных типов хроматина в клетках дрозофилы» . Сотовый . 143 (2): 212–24. doi : 10.1016/j.cell.2010.09.009 . ПВК 3119929 . PMID 20888037 .

[8] 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 по модулю Drosophila modENCODE» . Наука . 330 (6012): 1787–1797. Бибкод : 2010Sci...330.1787R . doi : 10.1126/science.1198374 . ПВК 3192495 . PMID 21177974 .

[9] Харченко П.В., Алексеенко А.А., Шварц Ю.Б., Минода А., Риддл Н.К., Эрнст Дж. и др. (март 2011 г.). «Комплексный анализ хроматинового ландшафта Drosophila melanogaster» . Природа . 471 (7339): 480–5. Бибкод : 2011Natur.471..480K . doi : 10.1038/nature09725 . ПВК 3109908 . PMID 21179089 .

[10] Кундадже А., Меулеман В., Эрнст Дж., Биленки М., Йен А., Херави-Муссави А., Херадпур П., Чжан З. и др. (Консорциум Roadmap Epigenomics) (февраль 2015 г.). «Интегративный анализ 111 эталонных эпигеномов человека» . Природа . 518 (7539): 317–30. Бибкод : 2015Natur.518..317. . дои : 10.1038/природа14248 . ПМК 4530010 . PMID 25693563 .

[11] «IP-секвенирование полногеномного хроматина (ChIP-Seq)» (PDF) . Иллюмина . Проверено 23 октября 2019 г.

[12] Викискладе есть медиафайлы по теме MAINE-Seq / Mnase-Seq . иллюмина . Проверено 23 октября 2019 г.

[BuenrostroWu2015-13] Буэнростро, Джейсон Д .; Ву, Пекин; Чанг, Ховард Ю.; Гринлиф, Уильям Дж. (2015). «ATAC-seq: метод анализа доступности хроматина для всего генома» . Текущие протоколы в молекулярной биологии . 109 : 21.29.1–21.29.9. дои : 10.1002/0471142727.mb2129s109 . ISBN 9780471142720. ПВК 4374986 . PMID 25559105 .

[SchepBuenrostro2015-14] Шеп, Алисия Н .; Буэнростро, Джейсон Д.; Денни, Сара К.; Шварц, Катя; Шерлок, Гэвин; Гринлиф, Уильям Дж. (2015). «Структурированные нуклеосомные отпечатки пальцев позволяют картировать хроматиновую архитектуру в регуляторных регионах с высоким разрешением» . Геномные исследования . 25 (11): 1757–1770. doi : 10.1101/gr.192294.115 . ISSN 1088-9051 . ПВК 4617971 . PMID 26314830 .

[SongCrawford2010-15] Сонг, Л .; Кроуфорд, GE (2010). «DNase-seq: метод высокого разрешения для картирования регуляторных элементов активного гена в геноме клеток млекопитающих» . Протоколы Колд-Спринг-Харбор . 2010 (2): pdb.prot5384. дои : 10.1101/pdb.prot5384 . ISSN 1559-6095 . ПВК 3627383 . PMID 20150147 .

[1]