Из Википедии, бесплатной энциклопедии
  (Перенаправлен с Histone H1.2 )
Перейти к навигации Перейти к поиску

линкерный гистон H1 и семейство H5
Белок ПБД HIST1H1B image.jpg
PDB- рендеринг HIST1H1B на основе 1ghc.
Идентификаторы
СимволLinker_histone
PfamPF00538
ИнтерПроIPR005818
УМНАЯSM00526
SCOP21hst / SCOPe / SUPFAM
Доступные белковые структуры:
Pfam  структуры / ECOD  
PDBRCSB PDB ; PDBe ; PDBj
PDBsumрезюме структуры
PDB1ghc , 1hst , 1uhm , 1uss , 1ust , 1yqa

Гистон H1 является одним из пяти основных семейств гистоновых белков, которые являются компонентами хроматина в эукариотических клетках. Несмотря на высокую консервативность , он, тем не менее, является наиболее изменчивым гистоном в последовательности у разных видов.

Структура [ править ]

Диаграмма, показывающая, где в нуклеосоме находится H1.

Белки H1 многоклеточных животных имеют центральный глобулярный домен «крылатой спирали» и длинные C- и короткие N-концевые хвосты. H1 участвует в упаковке субструктур «бусинки на нити» в структуру высокого порядка, детали которой еще не решены. [1] H1, обнаруженный у протистов и бактерий, иначе известный как нуклеопротеин HC1 / HC2 ( Pfam PF07382 ), лишен центрального домена и N-концевого хвоста. [2]

H1 менее консервативен, чем коровые гистоны. Глобулярный домен является наиболее консервативной частью H1. [3]

Функция [ править ]

В отличие от других гистонов, H1 не составляет «бусинки» нуклеосомы . Вместо этого он сидит на вершине структуры, удерживая на месте ДНК, которая обернута вокруг нуклеосомы. H1 присутствует в половине количества других четырех гистонов, которые вносят две молекулы в каждую бусину нуклеосомы. Помимо связывания с нуклеосомой, белок H1 связывается с «линкерной ДНК» (приблизительно 20-80 нуклеотидов в длину) между нуклеосомами, помогая стабилизировать зигзагообразное 30-нм волокно хроматина. [4] Многое было известно о гистоне H1 из исследований очищенного хроматина.волокна. Ионная экстракция линкерных гистонов из нативного или восстановленного хроматина способствует его разворачиванию в гипотонических условиях от волокон шириной 30 нм до массивов нуклеосом в виде бусинок на нитке. [5] [6] [7]

Неясно, способствует ли H1 соленоидоподобному волокну хроматина, в котором экспонированная линкерная ДНК укорачивается, или он просто способствует изменению угла соседних нуклеосом, не влияя на длину линкера [8]. Однако было продемонстрировано, что линкерные гистоны способны управлять уплотнением волокон хроматина, которые были восстановлены in vitro с использованием синтетических массивов ДНК из сильного позиционирующего элемента нуклеосомы «601». [9] Эксперименты по расщеплению нуклеаз и ДНК-следам предполагают, что глобулярный домен гистона H1 локализован рядом с диадой нуклеосомы, где он защищает примерно 15-30 пар оснований дополнительной ДНК. [10] [11] [12] [13]Кроме того, эксперименты с восстановленным хроматином выявляют характерный мотив стебля в диаде в присутствии H1. [14] Несмотря на пробелы в нашем понимании, появилась общая модель, в которой глобулярный домен H1 замыкает нуклеосому, сшивая входящую и исходящую ДНК, в то время как хвост связывается с линкерной ДНК и нейтрализует ее отрицательный заряд. [8] [12]

Многие эксперименты, касающиеся функции H1, были выполнены на очищенном, процессированном хроматине в условиях с низким содержанием соли, но роль H1 in vivo менее определена. Клеточные исследования показали, что избыточная экспрессия H1 может вызывать аберрантную морфологию ядра и структуру хроматина, и что H1 может служить как положительным, так и отрицательным регулятором транскрипции, в зависимости от гена. [15] [16] [17] В экстрактах яиц Xenopus истощение линкерных гистонов вызывает ~ 2-кратное продольное удлинение митотических хромосом, в то время как сверхэкспрессия вызывает гиперкомпактность хромосом в неразделимую массу. [18] [19]Полный нокаут H1 in vivo не был достигнут в многоклеточных организмах из-за существования множества изоформ, которые могут присутствовать в нескольких кластерах генов, но различные изоформы линкерных гистонов истощены в различной степени у Tetrahymena, C. elegans, Arabidopsis, плодов. мухи и мыши, что приводит к различным специфическим для организма дефектам в морфологии ядра, структуре хроматина, метилированию ДНК и / или специфической экспрессии генов. [20] [21] [22]

Динамика [ править ]

В то время как большая часть гистона H1 в ядре связана с хроматином, молекулы H1 перемещаются между областями хроматина с довольно высокой скоростью. [23] [24]

Трудно понять, как такой динамический белок может быть структурным компонентом хроматина, но было высказано предположение, что установившееся равновесие в ядре все еще сильно способствует ассоциации между H1 и хроматином, а это означает, что, несмотря на его динамику, подавляющее большинство H1 в любой момент времени связан с хроматином. [25] H1 уплотняет и стабилизирует ДНК под действием силы и во время сборки хроматина, что предполагает, что динамическое связывание H1 может обеспечивать защиту ДНК в ситуациях, когда необходимо удалить нуклеосомы. [26]

Цитоплазматические факторы, по-видимому, необходимы для динамического обмена гистона H1 на хроматине, но они еще не определены. [27] Динамика H1 может до некоторой степени опосредоваться O-гликозилированием и фосфорилированием. O-гликозилирование H1 может способствовать конденсации и уплотнению хроматина. Было показано, что фосфорилирование во время интерфазы снижает сродство H1 к хроматину и может способствовать деконденсации хроматина и активной транскрипции. Однако было показано, что во время митоза фосфорилирование увеличивает сродство H1 к хромосомам и, следовательно, способствует конденсации митотических хромосом. [19]

Изоформы [ править ]

Основная статья: Варианты линкерного гистона H1

Семейство H1 у животных включает несколько изоформ H1, которые могут экспрессироваться в разных или перекрывающихся тканях и на стадиях развития в пределах одного организма. Причина появления этих множественных изоформ остается неясной, но как их эволюционная сохранность от морского ежа до человека, так и значительные различия в их аминокислотных последовательностях предполагают, что они не являются функционально эквивалентными. [28] [29] [3] Одной из изоформ является гистон H5 , который обнаружен только в эритроцитах птиц , которые в отличие от эритроцитов млекопитающих имеют ядра.. Другой изоформой является ооцит / зиготическая изоформа H1M (также известная как B4 или H1foo), обнаруженная у морских ежей, лягушек, мышей и людей, которая заменяется в эмбрионе соматическими изоформами H1A-E и H10, которая напоминает H5. [3] [30] [31] [32] Несмотря на то, что он имеет больше отрицательных зарядов, чем соматические изоформы, H1M связывается с более высоким сродством с митотическими хромосомами в экстрактах яиц Xenopus . [19]

Посттрансляционные модификации [ править ]

Как и другие гистоны, семейство гистонов H1 сильно посттрансляционно модифицировано (PTM). Это включает фосфорилирование серина и треонина, ацетилирование лизина, метилирование лизина и убиквитинирование. [33] Эти ПТМ выполняют множество функций, но менее изучены, чем ПТМ других гистонов.

См. Также [ править ]

  • нуклеосома
  • гистон
  • хроматин
  • линкер гистона H1 варианты
  • Другие гистоновые белки, участвующие в хроматине:
  • H2A
  • H2B
  • H3
  • H4

Ссылки [ править ]

  1. Перейти ↑ Ramakrishnan V, Finch JT, Graziano V, Lee PL, Sweet RM (март 1993). «Кристаллическая структура глобулярного домена гистона H5 и ее значение для связывания нуклеосом». Природа . 362 (6417): 219–23. Bibcode : 1993Natur.362..219R . DOI : 10.1038 / 362219a0 . PMID  8384699 . S2CID  4301198 .
  2. ^ Kasinsky ОН, Льюис JD, Dacks JB, Ausió J (январь 2001). «Происхождение гистонов линкера H1». Журнал FASEB . 15 (1): 34–42. DOI : 10,1096 / fj.00-0237rev . PMID 11149891 . 
  3. ^ a b c Иззо А., Каминиарц К., Шнайдер Р. (апрель 2008 г.). «Семейство гистонов H1: конкретные члены, особые функции?». Биологическая химия . 389 (4): 333–43. DOI : 10.1515 / BC.2008.037 . PMID 18208346 . S2CID 1516241 .  
  4. ^ Jeon, Kwang W .; Березней, Рональд (1995). Структурно-функциональная организация ядерной матрицы . Бостон: Academic Press. стр.  214 -7. ISBN 978-0-12-364565-4.
  5. ^ Finch JT, Клаг А (июнь 1976). «Соленоидная модель надстройки в хроматине» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 73 (6): 1897–901. Bibcode : 1976PNAS ... 73.1897F . DOI : 10.1073 / pnas.73.6.1897 . PMC 430414 . PMID 1064861 .  
  6. ^ Thoma F, Koller T (сентябрь 1977). «Влияние гистона H1 на структуру хроматина». Cell . 12 (1): 101–7. DOI : 10.1016 / 0092-8674 (77) 90188-X . PMID 561660 . S2CID 11155120 .  
  7. ^ Thoma F, Koller T, Клаг A (ноябрь 1979). «Участие гистона H1 в организации нуклеосомы и солевой надстройки хроматина» . Журнал клеточной биологии . 83 (2 Pt 1): 403–27. DOI : 10,1083 / jcb.83.2.403 . PMC 2111545 . PMID 387806 .  
  8. ^ a b van Holde K, Zlatanova J (октябрь 1996 г.). «Что определяет складывание хроматинового волокна?» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 93 (20): 10548–55. Bibcode : 1996PNAS ... 9310548V . DOI : 10.1073 / pnas.93.20.10548 . PMC 38190 . PMID 8855215 .  
  9. Перейти ↑ Routh A, Sandin S, Rhodes D (июль 2008 г.). «Длина нуклеосомного повтора и стехиометрия линкерного гистона определяют структуру волокна хроматина» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 105 (26): 8872–7. Bibcode : 2008PNAS..105.8872R . DOI : 10.1073 / pnas.0802336105 . PMC 2440727 . PMID 18583476 .  
  10. ↑ Варшавский А.Ю., Бакаев В.В., Георгиев Г.П. (февраль 1976 г.). «Гетерогенность субъединиц хроматина in vitro и расположение гистона H1» . Исследования нуклеиновых кислот . 3 (2): 477–92. DOI : 10.1093 / NAR / 3.2.477 . PMC 342917 . PMID 1257057 .  
  11. ↑ Whitlock JP, Simpson RT (июль 1976 г.). «Удаление гистона H1 обнажает сегмент ДНК из пятидесяти пар оснований между нуклеосомами». Биохимия . 15 (15): 3307–14. DOI : 10.1021 / bi00660a022 . PMID 952859 . 
  12. ^ a b Аллан Дж, Хартман П.Г., Крейн-Робинсон С., Авилес FX (декабрь 1980 г.). «Структура гистона H1 и его расположение в хроматине». Природа . 288 (5792): 675–9. Bibcode : 1980Natur.288..675A . DOI : 10.1038 / 288675a0 . PMID 7453800 . S2CID 4262304 .  
  13. ^ Стайнов Д.З., Крэйн-Робинсон C (декабрь 1988 г.). «След линкерных гистонов H5 и H1 на нуклеосоме» . Журнал EMBO . 7 (12): 3685–91. DOI : 10.1002 / j.1460-2075.1988.tb03250.x . PMC 454941 . PMID 3208745 .  
  14. ^ Беднар J, Horowitz Р.А., Григорьев С.А., Каррузерс Л.М., Хансен JC, Костер AJ, Вудкок CL (ноябрь 1998). «Нуклеосомы, линкерная ДНК и линкерный гистон образуют уникальный структурный мотив, который управляет сворачиванием и уплотнением хроматина более высокого порядка» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 95 (24): 14173–8. Bibcode : 1998PNAS ... 9514173B . DOI : 10.1073 / pnas.95.24.14173 . PMC 24346 . PMID 9826673 .  
  15. ^ Дворкина-Rastl E, H Kandolf, Smith RC (февраль 1994). «Вариант материнского гистона H1, H1M (белок B4), является преобладающим гистоном H1 в эмбрионах Xenopus pregastrula». Биология развития . 161 (2): 425–39. DOI : 10,1006 / dbio.1994.1042 . PMID 8313993 . 
  16. ^ Коричневый DT, Александр BT, Sittman DB (февраль 1996). «Дифференциальный эффект сверхэкспрессии варианта H1 на развитие клеточного цикла и экспрессию генов» . Исследования нуклеиновых кислот . 24 (3): 486–93. DOI : 10.1093 / NAR / 24.3.486 . PMC 145659 . PMID 8602362 .  
  17. ^ Gunjan A, Александр BT, Sittman DB, Brown DT (декабрь 1999). «Влияние сверхэкспрессии варианта гистона H1 на структуру хроматина» . Журнал биологической химии . 274 (53): 37950–6. DOI : 10.1074 / jbc.274.53.37950 . PMID 10608862 . 
  18. ^ Мареска TJ, Фридман Б.С., Heald R (июнь 2005). «Гистон H1 необходим для архитектуры митотических хромосом и сегрегации в экстрактах яиц Xenopus laevis» . Журнал клеточной биологии . 169 (6): 859–69. DOI : 10,1083 / jcb.200503031 . PMC 2171634 . PMID 15967810 .  
  19. ^ a b c Фридман Б.С., Хилд Р. (июнь 2010 г.). «Функциональное сравнение гистонов H1 у Xenopus показывает регуляцию, специфичную для изоформ, с помощью Cdk1 и RanGTP» . Текущая биология . 20 (11): 1048–52. DOI : 10.1016 / j.cub.2010.04.025 . PMC 2902237 . PMID 20471264 .  
  20. ^ Shen X, Ю.Л., Weir JW, Gorovsky MA (июль 1995). «Линкерные гистоны не являются необходимыми и влияют на конденсацию хроматина in vivo». Cell . 82 (1): 47–56. DOI : 10.1016 / 0092-8674 (95) 90051-9 . PMID 7606784 . S2CID 14427681 .  
  21. ^ Jedrusik MA, Schulze E (апрель 2001). «Одна изоформа гистона H1 (H1.1) необходима для подавления хроматина и развития зародышевой линии у Caenorhabditis elegans». Развитие . 128 (7): 1069–80. PMID 11245572 . 
  22. ^ Лу X, Вонтакал С.Н., Емельянов А.В., Морчилло П., Конев А.Ю., Федоров Д.В., Скульчи А.И. (февраль 2009 г.). «Линкерный гистон H1 необходим для развития дрозофилы, установления перицентрического гетерохроматина и нормальной структуры политенной хромосомы» . Гены и развитие . 23 (4): 452–65. DOI : 10,1101 / gad.1749309 . PMC 2648648 . PMID 19196654 .  
  23. ^ Misteli Т, Gunjan А, Хок Р, Bustin М, Коричневый ДТ (декабрь 2000). «Динамическое связывание гистона H1 с хроматином в живых клетках». Природа . 408 (6814): 877–81. Bibcode : 2000Natur.408..877M . DOI : 10.1038 / 35048610 . PMID 11130729 . S2CID 4428934 .  
  24. ^ Чен Д, Dundr М, Ван С, Leung А, Ламонд А, Misteli Т, S Хуанг (январь 2005). «Конденсированный митотический хроматин доступен для факторов транскрипции и структурных белков хроматина» . Журнал клеточной биологии . 168 (1): 41–54. DOI : 10.1083 / jcb.200407182 . PMC 2171683 . PMID 15623580 .  
  25. ^ Bustin M, Кате F, Lim JH (март 2005). «Динамика функции гистона H1 в хроматине». Молекулярная клетка . 17 (5): 617–20. DOI : 10.1016 / j.molcel.2005.02.019 . PMID 15749012 . 
  26. ^ Сяо Б., Фридман Б.С., Миллер К.Э., Хилд Р., Марко Дж. Ф. (декабрь 2012 г.). «Гистон H1 уплотняет ДНК под действием силы и во время сборки хроматина» . Молекулярная биология клетки . 23 (24): 4864–71. DOI : 10,1091 / mbc.E12-07-0518 . PMC 3521692 . PMID 23097493 .  
  27. Перейти ↑ Freedman BS, Miller KE, Heald R (сентябрь 2010 г.). Чимини Д. (ред.). «Экстракты яиц Xenopus увеличивают динамику гистона H1 на хроматине сперматозоидов» . PLOS One . 5 (9): e13111. Bibcode : 2010PLoSO ... 513111F . DOI : 10.1371 / journal.pone.0013111 . PMC 2947519 . PMID 20927327 .  
  28. ^ Стейнбах OC, Wolffe AP, Рапп RA (сентябрь 1997). «Соматические линкерные гистоны вызывают потерю мезодермальной компетентности у Xenopus». Природа . 389 (6649): 395–9. Bibcode : 1997Natur.389..395S . DOI : 10.1038 / 38755 . PMID 9311783 . S2CID 4390287 .  
  29. ↑ De S, Brown DT, Lu ZH, Leno GH, Wellman SE, Sittman DB (июнь 2002 г.). «Варианты гистона H1 дифференциально ингибируют репликацию ДНК через сродство к хроматину, опосредованное их карбоксиконцевыми доменами». Джин . 292 (1–2): 173–81. DOI : 10.1016 / S0378-1119 (02) 00675-3 . PMID 12119111 . 
  30. ^ Khochbin S (июнь 2001). «Разнообразие гистона H1: мосты регуляторных сигналов к линкерной функции гистонов». Джин . 271 (1): 1–12. DOI : 10.1016 / S0378-1119 (01) 00495-4 . PMID 11410360 . 
  31. ^ Gödde JS, Ura K (март 2008). «Взлом загадочного гистонового кода линкера». Журнал биохимии . 143 (3): 287–93. DOI : 10.1093 / Jb / mvn013 . PMID 18234717 . 
  32. ^ Хаппель N, Doenecke D (февраль 2009). «Гистон H1 и его изоформы: вклад в структуру и функцию хроматина». Джин . 431 (1–2): 1–12. DOI : 10.1016 / j.gene.2008.11.003 . PMID 19059319 . 
  33. ^ Харшман SW, Young NL, Parthun MR, Фрейтас MA (ноябрь 2013). «Гистоны H1: современные перспективы и проблемы» . Исследования нуклеиновых кислот . 41 (21): 9593–609. DOI : 10.1093 / NAR / gkt700 . PMC 3834806 . PMID 23945933 .