Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Гистон H2B - один из 4 основных гистоновых белков, участвующих в структуре хроматина в эукариотических клетках. Обладая основным глобулярным доменом и длинными N-концевыми и C-концевыми хвостами, H2B участвует в структуре нуклеосом . [1]

Структура [ править ]

Хвосты гистонов и их функция в образовании хроматина

Гистон H2B - легкий структурный белок, состоящий из 126 аминокислот . [2] Многие из этих аминокислот имеют положительный заряд при клеточном pH , что позволяет им взаимодействовать с отрицательно заряженными фосфатными группами ДНК . [3] Наряду с центральным глобулярным доменом, гистон H2B имеет два [ необходима проверка ] гибких гистоновых хвоста, которые выходят наружу - один на N-конце и один на C-конце. Они активно участвуют в конденсации хроматина из конформации «шарики на нитке» в 30-нм волокно. [3] Подобен другим гистоновым белкам., гистон H2B имеет отчетливую гистоновую складку, которая оптимизирована для взаимодействий гистон-гистон, а также гистон-ДНК. [1]

Две копии гистона H2B объединяются с двумя копиями гистона H2A , гистона H3 и гистона H4, чтобы сформировать октамерное ядро ​​нуклеосомы [2], чтобы придать структуру ДНК . [3] Чтобы облегчить это образование, гистон H2B сначала связывается с гистоном H2A с образованием гетеродимера. [2] Два из этих гетеродимеров затем связываются вместе с гетеротетрамером, состоящим из гистона H3 и гистона H4 , придавая нуклеосоме характерную дискообразную форму. [3] ДНКзатем оборачивается вокруг всей нуклеосомы группами примерно из 160 пар оснований ДНК . [1] Обертывание продолжается до тех пор, пока весь хроматин не будет упакован с нуклеосомами. [4]

Функция [ править ]

Основные единицы структуры хроматина

Гистон H2B - это структурный белок, который помогает организовать ДНК эукариот . [5] Он играет важную роль в биологии ядра, где он участвует в упаковке и поддержании хромосом , [5] регуляции транскрипции , а также репликации и репарации ДНК. [2] Гистон H2B помогает регулировать структуру и функцию хроматина посредством посттрансляционных модификаций и специализированных вариантов гистонов. [4]

Ацетилирование и убиквитинирование являются примерами двух посттрансляционных модификаций, которые определенным образом влияют на функцию гистона H2B. Гиперацетилирование гистоновых хвостов помогает ДНК-связывающим белкам получать доступ к хроматину за счет ослабления гистон-ДНК и нуклеосомно-нуклеосомных взаимодействий. [6] Кроме того, ацетилирование определенного остатка лизина связывается с бромсодержащими доменами некоторых белков, регулирующих транскрипцию и хроматин . Эта стыковка облегчает набор этих белков в нужную область хромосомы . Убиквитинированный гистон H2B часто обнаруживается в областях активной транскрипции. [6]Благодаря облегчению ремоделирования хроматина , он стимулирует удлинение транскрипции и закладывает основу для дальнейших модификаций, которые регулируют множественные элементы транскрипции. [6] В частности, убиквитин на гистоне H2B открывает и разворачивает области хроматина, обеспечивая доступ транскрипционному аппарату к промотору и кодирующим областям ДНК . [7]

Хотя только несколько изоформ гистона H2B были глубоко изучены, исследователи обнаружили, что варианты гистона H2B играют важную роль. Если определенные варианты перестают функционировать, центромеры не будут формироваться правильно, целостность генома будет потеряна, а реакция на повреждение ДНК будет подавлена. [4] В частности, у некоторых низших эукариот вариант гистона H2B связывается с вариантом гистона H2A, называемым H2AZ, локализуется в активных генах и поддерживает транскрипцию в этих областях. У мышей вариант, называемый H2BE, помогает контролировать экспрессию обонятельных генов . Это подтверждает идею о том, что изоформыгистона H2B может иметь специализированные функции в разных тканях. [4]

Изоформы [ править ]

Существует шестнадцать вариантов гистона H2B, обнаруженных у людей, тринадцать из которых экспрессируются в обычных клетках организма, а три из которых экспрессируются только в семенниках. Эти варианты, также называемые изоформами , представляют собой белки, которые структурно очень похожи на обычный гистон H2B, но имеют некоторые специфические вариации в их аминокислотной последовательности. [4] Все варианты гистона H2B содержат одинаковое количество аминокислот , а количество вариаций в последовательности невелико. Изменяются только от двух до пяти аминокислот , но даже эти небольшие различия могут изменить структуру изоформы на более высоком уровне. [4]

Изоформы гистона H2B по- разному взаимодействуют с другими белками , обнаруживаются в определенных областях хроматина , имеют разные типы и количество посттрансляционных модификаций и более или менее стабильны, чем обычный гистон H2B. Все эти различия накапливаются и заставляют изоформы выполнять уникальные функции и даже функционировать по-разному в разных тканях . [4]

Многие изоформы гистона H2B экспрессируются независимо от репликации ДНК . Они производятся на одном уровне на всех этапах клеточного цикла . Регулярный гистон H2B только добавляет к нуклеосомам во время S-фазе от клеточного цикла , когда ДНК является реплицируются ; Изоформы гистона H2B могут быть добавлены к нуклеосомам в другие моменты клеточного цикла . [4] Гистоновые варианты H2B могут быть исследованы с использованием базы данных «HistoneDB with Variants».

Посттрансляционные модификации [ править ]

Гистон H2B модифицируется комбинацией нескольких типов посттрансляционных модификаций. [1] Эти модификации влияют на структурную и функциональную организацию хроматина , [8] и большинство из них находится за пределами глобулярного домена нуклеосомы, где аминокислотные остатки более доступны. [7] Возможные модификации включают ацетилирование, метилирование, фосфорилирование, убиквитинирование и сумоилирование. [8] Ацетилирование, фосфорилирование и убиквитинирование являются наиболее распространенными и наиболее изученными модификациями гистона H2B.

Ацетилирование [ править ]

Белки гистонов H2B, обнаруженные как в промоторных, так и в кодирующих областях генов, содержат специфические паттерны гиперацетилирования и гипоацетилирования определенных остатков лизина, обнаруженных в N-концевом хвосте. [8] Ацетилирование зависит от специфических гистоновых ацетилтрансфераз, которые работают на промоторах генов во время активации транскрипции . [1] Добавление ацетильной группы к остаткам лизина в одном из нескольких положений аминокислотного хвоста способствует активации транскрипции . [3]Фактически, ученые считают ацетилирование N-концевых хвостов гистона H2B, таких как H2BK5ac , чрезвычайно важной частью регуляции транскрипции генов . [8]

O -GlcNAcylation [ править ]

Считается, что модификация H2B S112 с помощью O -GlcNAc облегчает моноубиквитинирование K112, которое, в свою очередь, связано с транскрипционно активированными областями. [9]

Фосфорилирование [ править ]

В гистоне H2B транскрипция активируется фосфорилированным остатком серина или треонина . [3] Когда клетка испытывает метаболический стресс, активируемая AMP протеинкиназа фосфорилирует лизин в положении 36 гистона H2B промоторной и кодирующей областей ДНК , что помогает регулировать удлинение транскрипции . [2] Если клетки получают несколько апоптотических стимулов, каспаза-3 активирует киназу Mst1, которая фосфорилирует серин в положении 14 во всех белках гистона H2B, что помогает облегчить конденсацию хроматина.. Повреждение ДНК может очень быстро вызвать тот же ответ в более локальном масштабе, чтобы облегчить восстановление ДНК . [2]

Убиквитинирование [ править ]

Остатки убиквитина обычно добавляются к лизину в положении 120 на гистоне H2B. Убиквитинирование этого остатка лизина активирует транскрипцию . [3] Ученые открыли другие сайты убиквитинирования в последние годы, но в настоящее время они недостаточно изучены или поняты. [4] убиквитин-сопрягающие ферменты и убиквитин лигазы регулируют убиквитинирование гистона H2B. Эти ферменты используют ко-транскрипцию для конъюгирования убиквитина с гистоном H2B. Уровень убиквитинирования гистона H2B варьируется на протяжении клеточного цикла . Все части убиквитина удаляются из гистона H2B во время метафазы.и повторно конъюгированы во время анафазы . [7]

Генетика [ править ]

Аминокислотная последовательность гистона H2B высоко эволюционно консервативна. Даже у отдаленно родственных видов есть очень похожие белки гистонов H2B. [3] Семейство гистонов H2B состоит из 214 членов от множества различных видов. У людей, гистона H2B кодируется двадцати трех различных генов , [10] ни один из которых не содержат интроны . [2] Все эти гены расположены в гистоновом кластере 1 на хромосоме 6 и кластере 2 и кластере 3 на хромосоме 1 . В каждом из генов кластера, гистоны гены H2B разделяют промоторобласть с последовательностями, которые кодируют гистон H2A . В то время как все гены в гистоновом кластере транскрибируются на высоких уровнях во время S-фазы , отдельные гены гистонов H2B также экспрессируются в другие периоды клеточного цикла . Они дважды регулируются последовательностями кластера промотора и их специфическими последовательностями промотора . [4]

См. Также [ править ]

  • Код гистона
  • Нуклеосома
  • Хроматин
  • Другие гистоновые белки:
    • Гистон H1
    • Гистон H2A
    • Гистон H3
    • Гистон H4

Ссылки [ править ]

  1. ^ а б в г д Бхасин М., Рейнхерц Э.Л., Риче ПА (2006). «Распознавание и классификация гистонов с использованием машины опорных векторов» (PDF) . Журнал вычислительной биологии . 13 (1): 102–12. DOI : 10,1089 / cmb.2006.13.102 . PMID  16472024 .
  2. ^ Б с д е е г Rønningen Т, А, Шах Ольденбург AR, Vekterud K, E, Delbarre Moskaug JO, COLLAS P (декабрь 2015). «Prepatterning вызванных дифференцировкой ядерных ламинных A / C-ассоциированных доменов хроматина с помощью GlcNAcylated гистона H2B» . Геномные исследования . 25 (12): 1825–35. DOI : 10.1101 / gr.193748.115 . PMC 4665004 . PMID 26359231 .  
  3. ^ a b c d e f g h Lodish HF, Berk A, Kaiser C, Krieger M, Bretscher A, Ploegh HL, Amon A, Scott MP (2013). Молекулярная клеточная биология (седьмое изд.). Нью-Йорк: Фриман. С. 258–328. ISBN 978-1-4292-3413-9.
  4. ^ a b c d e f g h i j Molden RC, Bhanu NV, LeRoy G, Arnaudo AM, Garcia BA (2015). «Многогранный количественный протеомный анализ изоформ гистона H2B и их модификаций» . Эпигенетика и хроматин . 8 (15): 15. DOI : 10,1186 / s13072-015-0006-8 . PMC 4411797 . PMID 25922622 .  
  5. ↑ a b Wu J, Mu S, Guo M, Chen T, Zhang Z, Li Z, Li Y, Kang X (январь 2016 г.). «Клонирование гена гистона H2B с учетом его функции во время формирования ядра у китайского краба-рукавицы Eriocheir sinensis». Джин . 575 (2 Pt 1): 276–84. DOI : 10.1016 / j.gene.2015.09.005 . PMID 26343795 . 
  6. ^ a b c «Гистон H2B (53H3) Мышиное mAb №2934» . Технология сотовой сигнализации . Проверено 24 ноября 2015 года .
  7. ^ a b c Osley MA (сентябрь 2006 г.). «Регуляция убиквитилирования гистонов H2A и H2B» . Брифинги по функциональной геномике и протеомике . 5 (3): 179–89. DOI : 10.1093 / bfgp / ell022 . PMID 16772277 . 
  8. ^ a b c d Golebiowski F, Kasprzak KS (ноябрь 2005 г.). «Ингибирование ацетилирования ядер гистонов канцерогенным никелем (II)» . Молекулярная и клеточная биохимия . 279 (1–2): 133–9. DOI : 10.1007 / s11010-005-8285-1 . PMID 16283522 . S2CID 25071586 .  
  9. ^ R, Фуджики; W, Хашиба; H, Секин; A, Ёкояма; Т, Чиканиши; S, Ито; Y, Имаи; J, Ким; Хх, Он (27.11.2011). «GlcNAcylation гистона H2B облегчает его моноубиквитинирование» . Природа . 480 (7378): 557–60. Bibcode : 2011Natur.480..557F . DOI : 10,1038 / природа10656 . PMC 7289526 . PMID 22121020 .  
  10. ^ Khare SP, Habib F, Sharma R, Gadewal N, Gupta S, Galande S. "Histone H2B" . HIstome: База знаний о человеческих белках и ферментах, модифицирующих гистоны . Исследования нуклеиновых кислот. Архивировано из оригинального 16 октября 2016 года . Проверено 24 ноября 2015 года .