Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Фактор транскрипции Hes1 (волосатые и энхансер сплит-1) представляет собой белок , который кодируется Hes1 гена , и является гомолог у млекопитающих волосистой гена в дрозофилы . [5] [6] HES1 является одним из семи членов семейства генов Hes (HES1-7). Гены Hes кодируют ядерные белки, подавляющие транскрипцию. [7]

Этот белок принадлежит к семейству основных факторов транскрипции спираль-петля-спираль (bHLH) . Это репрессор транскрипции генов, для транскрипции которых требуется белок bHLH. Белок имеет определенный тип основного домена, который содержит белок, прерывающий спираль, который связывается с областью промотора N-бокса, а не с каноническим блоком энхансера (E-бокс) . [6] Являясь членом семейства bHLH, он является репрессором транскрипции, который влияет на пролиферацию и дифференцировку клеток в эмбриогенезе . [7] HES1 регулирует свою экспрессию через цикл отрицательной обратной связи и колеблется примерно с 2-часовой периодичностью. [8]

Структура [ править ]

В генах Hes есть три консервативных домена, которые обеспечивают транскрипционные функции: домен bHLH, домен Orange и мотив WRPW. Гены Hes отличаются от других факторов bHLH тем, что они имеют остаток пролина в середине основной области связывания ДНК. Было высказано предположение, что этот пролин придает Hes белкам уникальную способность связывать ДНК. В то время как большинство факторов bHLH связываются с консенсусной последовательностью E-бокса (CANNTG), которая присутствует в промоторной области генов-мишеней, факторы Hes связываются более предпочтительно с сайтом класса C или N-боксом (CACNAG). [7] Оранжевый домен служит для регулирования выбора гетеродимерных партнеров bHLH . [9] С-концевойДомен WRPW подавляет транскрипцию. [10]

Взаимодействия [ править ]

Подобно другим белкам HES, Hes1, как было показано, взаимодействует с корепрессорами, кодируемыми трансдуцин -подобными генами E (spl) (TLE) и геном, связанным с Groucho (Grg), оба гомологами Drosophila groucho . [11] Поскольку Граучо у Drosophila ингибирует транскрипцию, рекрутируя гистоновую деацетилазу, вполне вероятно, что комплекс Hes-Groucho активно блокирует транскрипцию, отключая хроматин. Белки Hes также гетеродимеризуются с репрессорами bHLH, такими как Hey1 и Hey2 , процесс, который также блокирует транскрипцию. Факторы Hes также гетеродимеризуются с активаторами bHLH, такими как E47, также известный как Tcfe2a, и Mash1, также известный как Ascl1., оба из которых являются гомологами млекопитающих пронейральных генов у Drosophila . Гетеродимерные комплексы E47-Hes и Mash1-Hes не могут связывать ДНК и, следовательно, репрессировать транскрипцию. [7] Hes1 также взаимодействует с TLE2 [12] и сиртуином 1 . [13]

HES1 и стволовые клетки [ править ]

HES1 влияет на поддержание определенных стволовых клеток и клеток-предшественников . В частности, HES1 влияет на время дифференцировки путем репрессии активаторов bHLH и определяет судьбу бинарных клеток. Было показано, что HES1 играет большую роль как в нервной , так и в пищеварительной системах. Было показано, что HES1 частично влияет на эти две системы через сигнальный путь Notch.

Нейронное развитие [ править ]

HES1 экспрессируется как в нейроэпителиальных клетках, так и в клетках радиальной глии , как в нервных стволовых клетках. Экспрессия Hes1 , наряду с экспрессией Hes5 , охватывает большую часть развивающегося эмбриона в эмбриональный день 10.5. [14] После этого экспрессия Hes1 ограничивается субвентрикулярной зоной . У мышей с нокаутом HES1 (KO) Mash1 компенсаторно активируется, и нейрогенез ускоряется. Действительно, если экспрессия Hes1 , Hes3 и Hes5гены подавляются, экспрессия пронейральных генов увеличивается, и, хотя нейрогенез ускоряется, нервные стволовые клетки преждевременно истощаются. Напротив, если эти гены HES сверхэкспрессируются, нейрогенез подавляется. [15] Таким образом, гены HES1 участвуют только в поддержании, а не в создании нервных стволовых клеток.

Кроме того, HES1 может направлять нервные стволовые клетки по одному из двух путей дифференцировки. HES1 может поддерживать нервные стволовые клетки, экспрессирующие Pax6 , но приводит клетки, которые являются Pax6-негативными, к участию в дифференцировке астроцитов . [16] Эпигенетические модификации, такие как метилирование ДНК, также влияют на способность HES1 управлять дифференцировкой. Деметилирование сайтов-мишеней HES1 в промоторной области астроцит-специфичных генов ускоряет дифференцировку астроцитов. [15] Колебательная природа Hes1экспрессия также играет роль в определении судьбы дифференцировки. Эмбриональные стволовые клетки с высоким содержанием HES1, которые получили сигнал дифференцировки, часто принимали мезодермальную судьбу, в то время как клетки с низким уровнем HES1, которые получали сигнал дифференцировки, дифференцировались в нейрональные клетки. Эти результаты были подтверждены с помощью количественной ПЦР, которая показала, что клетки с высоким содержанием HES1 показали высокие уровни экспрессии Brachyury и Fgf5 (оба из которых высоко экспрессируются в типах мезодермальных клеток) со сравнительно низкими уровнями генов, экспрессируемых в нервных клетках, таких как нестин . Напротив, клетки с низким содержанием HES1 показали высокие уровни экспрессии генов, участвующих в нейральной индукции, и низкие уровни экспрессии генов, участвующих в дифференцировке мезодермы. [17]Циклическое изменение уровней HES1 также способствует поддержанию нервных клеток-предшественников, регулируя колебания нейрогенина 2 (Ngn2) и Dll1. [18] Уровни Hes1 колеблются с разной частотой в разных частях центральной нервной системы: HES1 постоянно экспрессируется на высоких уровнях в границах, но колеблется в компартментах. Это говорит о том, что чередующиеся уровни HES1 могут вызывать различия в характеристиках анатомических элементов центральной нервной системы. [7]

Взаимодействие с путем Notch [ править ]

HES1 также играет важную роль в сигнальном пути Notch . [19] В отсутствие передачи сигналов Notch RBPJ ингибирует экспрессию HES1. Однако после обработки сигналов Notch внутри клетки плазматическая мембрана высвобождает внутриклеточный домен Notch, который перемещается в ядро, где он связывается с RBPJ. Связывание вызывает конформационное изменение, которое приводит к диссоциации ко-репрессоров и позволяет коактиваторам связываться. Затем новый активирующий комплекс вызывает экспрессию HES1. Передача сигналов Notch активирует экспрессию HES1. Было показано , что HES1 нацелен по крайней мере на лиганды Notch: Dll1 , Jagged1 (Jag1) и Neurogenin-2. [15] , [17] Dll1, как и в случае с другими лигандами Notch, было показано, что они индуцируют нейральную дифференцировку, а связывание Dll1 с HES1 блокирует нейральную дифференцировку и ведет к поддержанию нервных стволовых клеток и нервных клеток-предшественников. [20] Передача сигналов Notch также происходит в клетках крипт кишечника . Гиперактивированный Notch вызывает уменьшение количества типов секреторных клеток (т. Е. Бокаловидных клеток , энтероэндокринных клеток и клеток Панета ). Удаление пути Notch путем удаления контроллера экспрессии Notch, Rbpsuh , вызывает продукцию почти только бокаловидных клеток. [21]

Пищеварительная система [ править ]

Было показано, что HES1 влияет на решение дифференцировки клеток желудочно-кишечного тракта. В клетках-предшественниках поджелудочной железы экспрессия HES1 подавляет экспрессию Ptf1a , который контролирует дифференцировку экзокринных клеток, и Ngn3 , который управляет дифференцировкой типов эндокринных клеток, которые будут формировать островки Лангерганса . [7] Отсутствие Hes1 в развивающемся кишечнике мышей способствует увеличению Math1 (белка, необходимого для производства кишечных секреторных клеток), что приводит к увеличению бокаловидных, энтероэндокринных и клеток Панета. Когда Hes1удаляется у мышей и рыбок данио, образуются избыточные бокаловидные клетки и энтероэндокринные клетки, в то время как образуется мало энтероцитов. [7] , [21] Клетки-предшественники печени дифференцируются на два разных типа клеток: гепатоциты и билиарные эпителиальные клетки . Когда экспрессия Hes1 низкая, гепатоциты формируются нормально, но желчные протоки полностью отсутствуют. [22] Этот фенотип напоминает синдром Алажиля , отличительной чертой которого являются мутации в Jagged1 . Следовательно, взаимодействия Hes-Notch также играют роль в развитии органов пищеварения.

Ссылки [ править ]

  1. ^ a b c GRCh38: Ensembl, выпуск 89: ENSG00000114315 - Ensembl , май 2017 г.
  2. ^ a b c GRCm38: выпуск Ensembl 89: ENSMUSG00000022528 - Ensembl , май 2017 г.
  3. ^ "Human PubMed Reference:" . Национальный центр биотехнологической информации, Национальная медицинская библиотека США .
  4. ^ «Ссылка на Mouse PubMed:» . Национальный центр биотехнологической информации, Национальная медицинская библиотека США .
  5. ^ Федер JN, Ли L, Ян LY, Ян YN (июль 1994). «Геномное клонирование и хромосомная локализация HRY, человеческого гомолога гена сегментации дрозофилы, волосатый». Геномика . 20 (1): 56–61. DOI : 10.1006 / geno.1994.1126 . PMID 8020957 . 
  6. ^ a b «Ген Entrez: волосатый HES1 и усилитель расщепления 1, (Drosophila)» .
  7. ^ Б с д е е г Кагеяма R, T, Ohtsuka Kobayashi T (2007). «Семейство генов Hes: репрессоры и осцилляторы, которые организуют эмбриогенез» . Развитие . 134 (7): 1243–1251. DOI : 10.1242 / dev.000786 . PMID 17329370 . 
  8. ^ Хирата Н, Yoshiura S, Оцука Т, Bessho У, Т Харада, Ёшикава К, Р Кагеяма (октябрь 2002 г.). «Колебательная экспрессия фактора bHLH Hes1, регулируемая петлей отрицательной обратной связи». Наука . 298 (5594): 840–843. Bibcode : 2002Sci ... 298..840H . DOI : 10.1126 / science.1074560 . PMID 12399594 . S2CID 30725650 .  
  9. ^ Тельман В, Ван Wayenbergh R, Solter М, Пишон В, Pieler Т, Кристоф Д, Bellefroid Е.Ю. (2004). «Последовательности, расположенные ниже домена bHLH фактора транскрипции-1 Xenopus hairy-related, действуют как расширенный домен димеризации, который способствует отбору партнеров» . Биология развития . 276 (1): 47–63. DOI : 10.1016 / j.ydbio.2004.08.019 . PMID 15531363 . 
  10. ^ Кан С.А., Seol JH, Ким J (2005). «Консервативный мотив WRPW Hes6 опосредует протеасомную деградацию». Сообщения о биохимических и биофизических исследованиях . 332 (1): 33–36. DOI : 10.1016 / j.bbrc.2005.04.089 . PMID 15896295 . 
  11. ^ Paroush Z, Финли RL, Кидд Т, Тележник С.М., Ингам PW, Brent R, Иш-Horowicz D (1994). «Граучо необходим для нейрогенеза, сегментации и определения пола дрозофилы и напрямую взаимодействует с белками bHLH, связанными с шерстью». Cell . 79 (5): 805–815. DOI : 10.1016 / 0092-8674 (94) 90070-1 . PMID 8001118 . S2CID 14574755 .  
  12. ^ Grbavec D, Lo R, Liu Y, Stifani S (декабрь 1998). «Трансдуцин-подобный энхансер split 2, гомолог Drosophila Groucho у млекопитающих, действует как репрессор транскрипции, взаимодействует с волосатым / энхансером расщепленных белков и экспрессируется во время развития нейронов» . Евро. J. Biochem . 258 (2): 339–49. DOI : 10.1046 / j.1432-1327.1998.2580339.x . PMID 9874198 . 
  13. ^ Takata T, Ishikawa F (январь 2003). «Человеческий Sir2-родственный белок SIRT1 ассоциируется с репрессорами bHLH HES1 и HEY2 и участвует в HES1- и HEY2-опосредованной репрессии транскрипции». Биохим. Биофиз. Res. Commun . 301 (1): 250–7. DOI : 10.1016 / S0006-291X (02) 03020-6 . PMID 12535671 . 
  14. ^ Хатакэяма Дж, Bessho Y, Като К, Ookawara S, Фудзиока М, Guillemot Ж, Кагеяма R (2004). «Гены Hes регулируют размер, форму и гистогенез нервной системы, контролируя время дифференцировки нервных стволовых клеток» . Развитие . 131 (22): 5539–5550. DOI : 10.1242 / dev.01436 . PMID 15496443 . 
  15. ^ a b c Кагеяма Р., Оцука Т., Кобаяши Т. (2008). «Роль генов Hes в развитии нервной системы» . Развитие, рост и дифференциация . 50 : S97–103. DOI : 10.1111 / j.1440-169X.2008.00993.x . PMID 18430159 . S2CID 25283902 .  
  16. ^ СУГИМОРИ M, Нагао M, N Bertrand, Parras CM, Guillemot F, Nakafuku M (2007). «Комбинаторные действия факторов формирования паттерна и транскрипции HLH в пространственно-временном контроле нейрогенеза и глиогенеза в развивающемся спинном мозге» . Развитие . 134 (8): 1617–1629. DOI : 10.1242 / dev.001255 . PMID 17344230 . 
  17. ^ а б Кобаяси Т., Мидзуно Х, Имаёши I, Фурусава С., Сирахиге К., Кагеяма Р. (2009). «Циклический ген Hes1 способствует разнообразным ответам на дифференцировку эмбриональных стволовых клеток» . Гены и развитие . 23 (16): 1870–1875. DOI : 10,1101 / gad.1823109 . PMC 2725939 . PMID 19684110 .  
  18. ^ Shimojo Н, Оцука Т, Кагеяма R (2008). «Колебания в передаче сигналов Notch регулируют поддержание нейронных предшественников». Нейрон . 58 (1): 52–64. DOI : 10.1016 / j.neuron.2008.02.014 . hdl : 2433/135871 . PMID 18400163 . S2CID 870946 .  
  19. ^ Кагеяма Р, Т Оцука (1999). «Путь Notch-Hes в нервном развитии млекопитающих». Клеточные исследования . 9 (3): 179–188. DOI : 10.1038 / sj.cr.7290016 . PMID 10520600 . S2CID 12570403 .  
  20. ^ Lowell S, Benchoua A, B Heavey, Smith AG (2006). «Notch способствует проникновению в нейронную линию с помощью плюрипотентных эмбриональных стволовых клеток» . PLOS Биология . 4 (5): e121. DOI : 10.1371 / journal.pbio.0040121 . PMC 1431581 . PMID 16594731 .  
  21. ^ a b Crosnier C, Stamataki D, Lewis J (2006). «Организация обновления клеток в кишечнике: стволовые клетки, сигналы и комбинаторный контроль». Природа Обзоры Генетики . 7 (5): 349–359. DOI : 10.1038 / nrg1840 . PMID 16619050 . S2CID 37382174 .  
  22. Перейти ↑ Kodama Y, Hijikata M, Kageyama R, Shimotohno K, Chiba T (2004). «Роль передачи сигналов notch в развитии внутрипеченочных желчных протоков». Гастроэнтерология . 127 (6): 1775–1786. DOI : 10,1053 / j.gastro.2004.09.004 . hdl : 2433/144718 . PMID 15578515 . 

Дальнейшее чтение [ править ]

  • Такебаяши К., Сасай Й, Сакаи Й, Ватанабе Т., Наканиши С., Кагеяма Р. (1994). «Анализ структуры, хромосомного локуса и промотора гена, кодирующего фактор спирали-петли-спирали мыши HES-1. Отрицательная ауторегуляция через несколько элементов N-бокса». J. Biol. Chem . 269 (7): 5150–6. PMID  7906273 .
  • Грбавец Д., Стифани С. (1996). «Молекулярное взаимодействие между TLE1 и карбоксиконцевым доменом HES-1, содержащим мотив WRPW». Биохим. Биофиз. Res. Commun . 223 (3): 701–5. DOI : 10.1006 / bbrc.1996.0959 . PMID  8687460 .
  • Стрем А., Кастелла П., Роквуд Дж., Вагнер Дж., Кауди М. (1998). «Посредничество передачи сигналов NGF путем посттрансляционного ингибирования HES-1, основного репрессора спираль-петля-спираль нейрональной дифференцировки» . Genes Dev . 11 (23): 3168–81. DOI : 10,1101 / gad.11.23.3168 . PMC  316755 . PMID  9389649 .
  • Вотруба М., Пейн А., Мур А.Т., Бхаттачарья С.С. (1998). «Доминирующая атрофия зрительного нерва: исключение и точное генетическое картирование гена-кандидата, HRY». Мамм. Геном . 9 (10): 784–7. DOI : 10.1007 / s003359900867 . PMID  9745030 . S2CID  25575546 .
  • Бэ С., Бесшо Ю., Ходзё М., Кагеяма Р. (2000). «Ген bHLH Hes6, ингибитор Hes1, способствует дифференцировке нейронов». Развитие . 127 (13): 2933–43. PMID  10851137 .
  • Яо Дж, Лай Э, Стифани С. (2001). «Белковый фактор мозга 1 с крылатой спиралью взаимодействует с белками граучо и hes, подавляя транскрипцию» . Мол. Клетка. Биол . 21 (6): 1962–72. DOI : 10.1128 / MCB.21.6.1962-1972.2001 . PMC  86788 . PMID  11238932 .
  • Исо Т., Сарторелли В., Поизат С., Иеззи С., Ву Х.Й., Чунг Г., Кедес Л., Хамамори Ю. (2001). «HERP, новый гетеродимерный партнер HES / E (spl) в передаче сигналов Notch» . Мол. Клетка. Биол . 21 (17): 6080–9. DOI : 10.1128 / MCB.21.17.6080-6089.2001 . PMC  87325 . PMID  11486045 .
  • Dintilhac A, Bernués J (2002). «HMGB1 взаимодействует со многими очевидно неродственными белками, распознавая короткие аминокислотные последовательности» . J. Biol. Chem . 277 (9): 7021–8. DOI : 10.1074 / jbc.M108417200 . PMID  11748221 .
  • Йоги А., Перссон П., Гринфельд А., Полман С., Аксельсон Х (2002). «Модуляция образования основного комплекса транскрипции спираль-петля-спираль белками Id во время дифференцировки нейронов» . J. Biol. Chem . 277 (11): 9118–26. DOI : 10.1074 / jbc.M107713200 . PMID  11756408 .
  • Кунисато А., Чиба С., Накагами-Ямагути Е., Кумано К., Сайто Т., Масуда С., Ямагути Т., Осава М., Кагеяма Р., Накаучи Н., Нисикава М., Хираи Н. (2003). «HES-1 сохраняет очищенные гемопоэтические стволовые клетки ex vivo и накапливает клетки побочной популяции in vivo» . Кровь . 101 (5): 1777–83. DOI : 10,1182 / кровь 2002-07-2051 . PMID  12406868 . S2CID  40234452 .
  • Strausberg RL, Feingold EA, Grouse LH, Derge JG, Klausner RD, Collins FS, Wagner L, Shenmen CM, Schuler GD, Altschul SF, Zeeberg B, Buetow KH, Schaefer CF, Bhat NK, Hopkins RF, Jordan H, Moore T. , Макс С.И., Ван Дж., Се Ф., Дьяченко Л., Марусина К., Фармер А.А., Рубин Г.М., Хонг Л., Стэплтон М., Соарес МБ, Боналдо М.Ф., Казавант Т.Л., Шитц Т.Э., Браунштейн М.Дж., Усдин Т.Б., Тошиюки С. P, Prange C, Raha SS, Loquellano NA, Peters GJ, Abramson RD, Mullahy SJ, Bosak SA, McEwan PJ, McKernan KJ, Malek JA, Gunaratne PH, Richards S, Worley KC, Hale S, Garcia AM, Gay LJ, Hulyk SW, Villalon DK, Muzny DM, Sodergren EJ, Lu X, Gibbs RA, Fahey J, Helton E, Ketteman M, Madan A, Rodrigues S, Sanchez A, Whiting M, Madan A, Young AC, Shevchenko Y, Bouffard GG , Blakesley RW, Touchman JW, Green ED, Dickson MC, Rodriguez AC, Grimwood J, Schmutz J, Myers RM, Butterfield YS,Кшивинский М.И., Скальска Ю., Смаилус Д.Е., Шнерч А., Шейн Дж. Э., Джонс С.Дж., Марра М.А. (2003).«Создание и первоначальный анализ более 15 000 полноразмерных последовательностей кДНК человека и мыши» . Proc. Natl. Акад. Sci. США . 99 (26): 16899–903. DOI : 10.1073 / pnas.242603899 . PMC  139241 . PMID  12477932 .
  • Таката Т., Исикава Ф (2003). «Человеческий Sir2-родственный белок SIRT1 ассоциируется с репрессорами bHLH HES1 и HEY2 и участвует в HES1- и HEY2-опосредованной репрессии транскрипции». Биохим. Биофиз. Res. Commun . 301 (1): 250–7. DOI : 10.1016 / S0006-291X (02) 03020-6 . PMID  12535671 .
  • Граттон МО, Торбан Э., Жасмин С.Б., Терио FM, Немецкий MS, Stifani S (2003). «Hes6 способствует кортикальному нейрогенезу и подавляет активность репрессии транскрипции Hes1 с помощью множества механизмов» . Мол. Клетка. Биол . 23 (19): 6922–35. DOI : 10.1128 / MCB.23.19.6922-6935.2003 . PMC  193938 . PMID  12972610 .
  • Томсен Дж. С., Киц С., Стрем А., Густафссон Дж. А. (2004). «HES-1, новый ген-мишень для арилуглеводородного рецептора» . Мол. Pharmacol . 65 (1): 165–71. DOI : 10,1124 / mol.65.1.165 . PMID  14722248 . S2CID  22942120 .
  • Камакура С., Оиси К., Йошимацу Т., Накафуку М., Масуяма Н., Гото Ю. (2004). «Связывание Hes со STAT3 опосредует перекрестные помехи между передачей сигналов Notch и JAK-STAT». Nat. Cell Biol . 6 (6): 547–54. DOI : 10.1038 / ncb1138 . PMID  15156153 . S2CID  36887899 .
  • Persson P, Stockhausen MT, Påhlman S, Axelson H (2005). «Убиквилин-1 представляет собой новый комплексообразующий белок HASH-1, который регулирует уровни нейрональных факторов транскрипции bHLH в клетках нейробластомы человека». Int. J. Oncol . 25 (5): 1213–21. DOI : 10.3892 / ijo.25.5.1213 . PMID  15492808 .
  • Агилера К., Хойя-Ариас Р., Хэгеман Г., Эспиноза Л., Бигас А. (2004). «Привлечение IkappaBalpha к промотору hes1 связано с репрессией транскрипции» . Proc. Natl. Акад. Sci. США . 101 (47): 16537–42. Bibcode : 2004PNAS..10116537A . DOI : 10.1073 / pnas.0404429101 . PMC  534509 . PMID  15536134 .
  • Фрайер С.Дж., Уайт Дж.Б., Джонс К.А. (2005). «Mastermind рекрутирует CycC: CDK8 для фосфорилирования Notch ICD и координирует активацию с оборотом». Мол. Cell . 16 (4): 509–20. DOI : 10.1016 / j.molcel.2004.10.014 . PMID  15546612 .

Внешние ссылки [ править ]

  • HES1 + белок, + человек по медицинским предметным рубрикам Национальной медицинской библиотеки США (MeSH)

Эта статья включает текст из Национальной медицинской библиотеки США , который находится в общественном достоянии .