Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Белый воротничок-1
Идентификаторы
ОрганизмN. crassa
Символтуалет-1
Entrez3875924
RefSeq (мРНК)XM_011396849
RefSeq (Prot)XP_011395151
UniProtQ01371
Искать
СтруктурыШвейцарская модель
ДоменыИнтерПро

Белый воротничок-1 ( wc -1 ) представляет собой ген Neurospora crassa, кодирующий белок WC-1 (127 кДа). [1] [2] WC-1 выполняет две отдельные роли в ячейке. Во- первых, она является основным фоторецептор для Neurospora [3] и элемент основания класса принцип синего света фоторецепторов во всех грибов. [4] Во-вторых, это необходимо для регулирования циркадных ритмов в FRQ . Это ключевой компонент циркадного молекулярного пути, который регулирует многие поведенческие действия, включая конидиацию . [5] [6] WC-1 и WC-2, взаимодействующий партнер WC-1, составляют комплекс белого воротничка (WCC), который участвует в циркадных часах Neurospora . WCC представляет собой комплекс белков ядерного фактора транскрипции и содержит домены активации транскрипции, домены PAS и ДНК-связывающие домены цинковых пальцев ( GATA ). [7] WC-1 и WC-2 гетеродимеризуются через свои PAS-домены с образованием комплекса белого воротничка (WCC). [8] [9]

Открытие [ править ]

Neurospora циркадные часы были обнаружены в 1959 году, когда Pittendrigh и др. впервые описаны закономерности синхронизации в бесполое развития в спор . [10] Они заметили, что в области растущего фронта мицелий , отложившийся между поздней ночью и ранним утром, сформировал воздушные гифы , тогда как те, которые отложились в другое время, этого не сделали. [10] [11] Этот образец роста в воздухе в субъективное циркадное время служил предварительным подтверждением наличия циркадных осцилляторов.

Белый воротничок-1 был описан в 1960-х годах генетиками, которые видели штамм Neurospora, мицелий которого был альбиносом, но конидии обычно были пигментированы. [12]

Мутантный ген был обозначен как белый воротничок (wc) из- за белого окрашивания мицелия под пигментированными конидиями на скошенных поверхностях агара . [13] Ген wc- 1 был классифицирован во время картирования хромосомных локусов Neurospora crassa (Перкинс и др., 1982). [14]

Структура белка [ править ]

WC-1 и WC-2 являются факторами транскрипции, кодируемыми генами wc -1 и wc -2. ДНК-связывающие домены цинкового пальца (GATA) позволяют WC-1 и WC-2 связываться с ДНК и действовать как факторы транскрипции. [1] [8]

И WC-1, и WC-2 имеют домены PAS, которые позволяют им связываться с другими белками. [10] [15] WC-1 и WC-2 обычно гетеродимеризуются in vivo с образованием комплекса белого воротничка (WCC), который действует как комплекс факторов транскрипции. In vitro WC-1 может также гомодимеризоваться с самим собой и гетеродимеризоваться с другими белками PAS. [10]

Секвенирование белков показало, что WC-1 также содержит домен LOV , хромофор-связывающий пептидный участок. [2] [16] Этот сайт связывания является высококонсервативным и последовательно похож на хромофор-связывающие домены фототропинов растений. [17]

WC-1 и WC-2 связываются с промоторными элементами генов, которые они транскрипционно активируют. [3] [10]

Функция в циркадных часах [ править ]

Фотоприем [ править ]

Было показано, что WC-1 является фоторецептором синего света и является необходимым компонентом пути реакции, индуцированной светом Neurospora . [3] Генетический скрининг светочувствительных мутантных штаммов Neurospora неоднократно демонстрировал отклонения в гене wc-1 . [16] В функциональной Neurospora , домен LOV WC-1 связывается с хромофором флавинадениндинуклеотида (FAD) , [3] [18] который отвечает за преобразование света в механическую энергию. FAD показывает максимальное поглощение света на длине волны 450 нм [19], что объясняет максимальную чувствительность WC-1 к синему свету.

Индуцированные светом ответы полностью устраняются у мутантов Neurospora с нокаутом WC-1 LOV , хотя роль активации транскрипции WC-1 сохраняется в темноте. [16] WC-1 широко сохраняется среди грибов, где он, по-видимому, является основным фоторецептором синего света для всего царства. [4]

Циркадная регуляция [ править ]

Упрощенное представление циркадных часов Neurospora . [6] WC-1 и WC-2 (WCC) действуют как положительные активаторы транскрипции frq . Белок FRQ связывается с РНК-геликазой, FRH и CK1, образуя комплекс. [20] Этот комплекс взаимодействует с WCC, способствуя фосфорилированию WCC. Фосфорилирование стабилизирует WCC и способствует его экспорту в цитоплазму, эффективно подавляя транскрипцию frq . [21]

Комплекс белого воротничка (WCC), гетеродимер WC-1 и WC-2, действует как положительный элемент в циркадных часах. WCC служит активатором транскрипции гена frq , связываясь с двумя промоторными элементами ДНК в ядре: блоком Clock (блок C) и элементом Proximal Light-Response Element (PLRE). PLRE требуется для максимальной световой индукции, в то время как C-бокс требуется как для максимальной световой индукции, так и для поддержания циркадной ритмичности в постоянной темноте. [10] [22]

Кроме того, показано, что активируемый светом WCC индуцирует транскрипцию VIVID, небольшого флавин-связывающего фоторецептора синего света, который необходим для адаптации к индуцированным светом ответам при транскрипции индуцированных светом генов, включая wc -1 и frq. . [23] [24] [25] VIVID является негативным регулятором световых реакций, хотя его механизм еще не известен. [26]

Как часть петли отрицательной обратной связи транскрипции-трансляции (TTFL), белок FRQ входит в ядро ​​и взаимодействует с FRQ-взаимодействующей РНК-геликазой (FRH), способствуя репрессии активности WCC. Предполагается, что этот комплекс FRQ – FRH рекрутирует протеинкиназы, такие как казеинкиназа (CK I) и CK II, для фосфорилирования WCC. [27] Фосфорилирование WCC стабилизирует WCC, предотвращая его связывание и активируя транскрипцию frq . Белковые фосфатазы PP2A и РР4 известны противовес киназы активности и поддерживать реактивации и ядерную запись ВККА. [28]

Также было показано, что FRQ взаимодействует с WC-2 in vitro , а аллель частичной потери функции wc -2 дает Neurospora с большой продолжительностью периода и измененной температурной компенсацией, которая является ключевой характеристикой циркадных кардиостимуляторов. [10] [29]

Только WC-1 требуется для кратковременной световой индукции, но и WC-1, и WC-2 необходимы для работы циркадных часов. [10] [30] Поскольку ядро ​​часов основано на ритмическом выражении frq , путь острой световой индукции обеспечивает прямой способ сбросить часы. Часы млекопитающих могут быть сброшены с помощью аналогичного механизма через световую индукцию млекопитающих по генам в SCN . [31]

Известно несколько мутантов WC-1. Мутация rhy-2 была локализована в полиглутаминовой области продукта гена WC-1. Мутант rhy-2 аритмичен в отношении конидиации в постоянной темноте, но ритмичен в цикле свет-темнота. Rhy-2 также слабо чувствителен к свету, что позволяет предположить, что полиглутаминовая область может иметь важное значение как для работы часов, так и для светочувствительности у Neurospora . [32]

См. Также [ править ]

  • Частота гена
  • LOV домен
  • Осциллирующий ген
  • PAS домен

Ссылки [ править ]

  1. ^ Б Ballario P, P, Vittorioso Magrelli A, C, Talora Кабиббо A, Macino G (апр 1996). «Белый воротничок-1, центральный регулятор реакции на синий свет у Neurospora, представляет собой белок цинкового пальца» . Журнал EMBO . 15 (7): 1650–7. DOI : 10.1002 / j.1460-2075.1996.tb00510.x . PMC  450076 . PMID  8612589 .
  2. ^ a b Lee K, Loros JJ, Dunlap JC (июль 2000 г.). «Взаимосвязанные петли обратной связи в циркадной системе Neurospora». Наука . 289 (5476): 107–110. DOI : 10.1126 / science.289.5476.107 . PMID 10884222 . 
  3. ^ a b c d Froehlich AC, Лю Й., Лорос Дж. Дж., Данлэп Дж. К. (август 2002 г.). «Белый воротничок-1, циркадный фоторецептор синего света, связывающийся с частотным промотором». Наука . 297 (5582): 815–9. DOI : 10.1126 / science.1073681 . PMID 12098706 . 
  4. ^ a b Данлэп Дж. С., Лорос Дж. Дж. (декабрь 2006 г.). «Как грибы сохраняют время: циркадная система у нейроспор и других грибов». Текущее мнение в микробиологии . 9 (6): 579–87. DOI : 10.1016 / j.mib.2006.10.008 . PMID 17064954 . 
  5. ↑ Baker CL, Loros JJ, Dunlap JC (январь 2012 г.). «Циркадные часы Neurospora crassa» . FEMS Microbiology Reviews . 36 (1): 95–110. DOI : 10.1111 / j.1574-6976.2011.00288.x . PMC 3203324 . PMID 21707668 .  
  6. ^ a b Crosthwaite SK, Dunlap JC, Loros JJ (май 1997). «Neurospora wc-1 и wc-2: транскрипция, фотоответы и происхождение циркадной ритмичности». Наука . 276 (5313): 763–9. DOI : 10.1126 / science.276.5313.763 . PMID 9115195 . 
  7. ^ Геномика грибов . Эльзевир. 2003 г.
  8. ↑ a b Lee K, Dunlap JC, Loros JJ (январь 2003 г.). «Роли WHITE COLLAR-1 в циркадном и общем световосприятия у Neurospora crassa» . Генетика . 163 (1): 103–14. PMC 1462414 . PMID 12586700 .  
  9. ^ Talora С, Франки л, липы Н, Р Ballario, Macino G (сентябрь 1999). «Роль комплекса белый воротничок-1-белый воротничок-2 в передаче сигнала синего света» . Журнал EMBO . 18 (18): 4961–8. DOI : 10.1093 / emboj / 18.18.4961 . PMC 1171567 . PMID 10487748 .  
  10. ^ a b c d e f g h Dunlap JC (январь 1999 г.). «Молекулярные основы циркадных часов». Cell . 96 (2): 271–90. DOI : 10.1016 / S0092-8674 (00) 80566-8 . PMID 9988221 . 
  11. ^ Pittendrigh CS, Брюс В.Г., Розенцвейг Н.С., Рубин М. Л. (июль 1959). «Модели роста нейроспоры: биологические часы нейроспоры». Природа . 184 (4681): 169–170. DOI : 10.1038 / 184169a0 .
  12. ^ Perkins DD, Newmeyer D, Taylor CW, Bennett DC (1969). «Новые маркеры и последовательности карт в Neurospora crassa, с описанием картографирования путем покрытия дублированием и множественных запасов транслокаций для проверки сцепления». Genetica . 40 (3): 247–78. DOI : 10.1007 / BF01787357 . PMID 5367562 . 
  13. ^ Хардинг RW, Шропшир Вт (1980). «Фотоконтроль биосинтеза каротиноидов». Ежегодный обзор физиологии растений . 31 (1): 217–238. DOI : 10.1146 / annurev.pp.31.060180.001245 .
  14. ^ Perkins DD, Рэдфорд A, D Newmeyer, Björkman M (декабрь 1982). «Хромосомные локусы Neurospora crassa» . Микробиологические обзоры . 46 (4): 426–570. PMC 281555 . PMID 6219280 .  
  15. ^ Talora С, Франки л, липы Н, Р Ballario, Macino G (сентябрь 1999). «Роль комплекса белый воротничок-1-белый воротничок-2 в передаче сигнала синего света» . Журнал EMBO . 18 (18): 4961–4968. DOI : 10.1093 / emboj / 18.18.4961 . PMC 1171567 . PMID 10487748 .  
  16. ^ a b c Лю И, Хэ Цюй, Ченг П (октябрь 2003 г.). «Фоторецепция в Neurospora: рассказ о двух белках воротничков». Клеточные и молекулярные науки о жизни . 60 (10): 2131–2138. DOI : 10.1007 / s00018-003-3109-5 . PMID 14618260 . 
  17. ↑ He Q, Cheng P, Yang Y, Wang L, Gardner KH, Liu Y (август 2002). «Белый воротничок-1, ДНК-связывающий фактор транскрипции и светочувствительный элемент». Наука . 297 (5582): 840–3. DOI : 10.1126 / science.1072795 . PMID 12098705 . 
  18. ^ Крицкий М.С., Белозерская Т.А., Соколовский В.Ю., Филиппович Сей (июль-август 2005). «[Фоторецепторный аппарат гриба Neurospora crassa]». Молекулярная биология . 39 (4): 602–617. PMID 16083009 . 
  19. ^ Льюис JA, Эскаланте-Semerena JC (август 2006). «ФАД-зависимая трикарбаллилатдегидрогеназа (TcuA) Salmonella enterica превращает трикарбаллилат в цис-аконитат» . Журнал бактериологии . 188 (15): 5479–5486. DOI : 10.1128 / JB.00514-06 . PMC 1540016 . PMID 16855237 .  
  20. ^ Baker CL, Kettenbach А.Н., Loros JJ, Gerber SA, Данлоп JC (май 2009). «Количественная протеомика выявляет динамический интерактом и фазовое фосфорилирование в циркадных часах Neurospora» . Молекулярная клетка . 34 (3): 354–63. DOI : 10.1016 / j.molcel.2009.04.023 . PMC 2711022 . PMID 19450533 .  
  21. ^ Херли Дж, Loros JJ, Данлеп JC (2015). Рассмотрение механизмов часов в Neurospora . Методы в энзимологии . 551 . С. 29–52. DOI : 10.1016 / bs.mie.2014.10.009 . ISBN 9780128012185. PMC  4351707 . PMID  25662450 .
  22. ^ Гуча В.Д., Джонсон А.Е., Larrondo НЧ, Loros JJ, Данлеп JC (февраль 2014). «Ярко-тусклый колебательный ответ циркадного осциллятора Neurospora» . Журнал биологических ритмов . 29 (1): 49–59. DOI : 10.1177 / 0748730413517983 . PMC 4083493 . PMID 24492882 .  
  23. ^ Schwerdtfeger C, Linden H (сентябрь 2003). «VIVID - это флавопротеин, который служит фоторецептором синего света грибов для фотоадаптации» . Журнал EMBO . 22 (18): 4846–4855. DOI : 10,1093 / emboj / cdg451 . PMC 212719 . PMID 12970196 .  
  24. ^ Heintzen C, Loros JJ, Данлоп JC (февраль 2001). «Белок VIVID PAS определяет цикл обратной связи, связанный с часами, который подавляет поступление света, модулирует стробирование и регулирует сброс часов». Cell . 104 (3): 453–64. DOI : 10.1016 / s0092-8674 (01) 00232-х . PMID 11239402 . 
  25. ^ Schwerdtfeger С, Н липы (февраль 2001 г.). «Адаптация к синему свету и десенсибилизация передачи светового сигнала у Neurospora crassa» . Молекулярная микробиология . 39 (4): 1080–7. DOI : 10.1046 / j.1365-2958.2001.02306.x . PMID 11251826 . 
  26. ^ Brunner M, Kaldi K (апрель 2008). «Связанные петли обратной связи циркадных часов Neurospora crassa». Молекулярная микробиология . 68 (2): 255–262. DOI : 10.1111 / j.1365-2958.2008.06148.x . PMID 18312266 . 
  27. Перейти ↑ Shi M, Collett M, Loros JJ, Dunlap JC (февраль 2010). «FRQ-взаимодействующая РНК-геликаза опосредует отрицательную и положительную обратную связь в циркадных часах Neurospora» . Генетика . 184 (2): 351–361. DOI : 10.1534 / genetics.109.111393 . PMC 2828717 . PMID 19948888 .  
  28. Перейти ↑ Cha J, Zhou M, Liu Y (2015). Методы изучения молекулярных механизмов циркадных часов Neurospora . Методы в энзимологии . 551 . С. 137–151. DOI : 10.1016 / bs.mie.2014.10.002 . ISBN 9780128012185. PMC  4617788 . PMID  25662455 .
  29. ^ Ван B, Kettenbach А.Н., Gerber SA, Loros JJ, Данлоп JC (сентябрь 2014). «Neurospora WC-1 рекрутирует SWI / SNF, чтобы реконструировать частоту и инициировать циркадный цикл» . PLoS Genetics . 10 (9): e1004599. DOI : 10.1371 / journal.pgen.1004599 . PMC 4177678 . PMID 25254987 .  
  30. ^ Crosthwaite SK, Loros JJ, Данлоп JC (июнь 1995). «Обнуление циркадных часов, вызванное светом, опосредовано быстрым увеличением частоты транскрипции». Cell . 81 (7): 1003–1012. DOI : 10.1016 / s0092-8674 (05) 80005-4 . PMID 7600569 . 
  31. ^ Сигэёси Й, Тагучи К., Ямамото С., Такекида С., Ян Л., Тей Х, Мория Т, Сибата С., Лорос Дж. Дж., Данлап Дж. К., Окамура Х (декабрь 1997 г.). «Индуцированный светом сброс циркадных часов млекопитающих связан с быстрой индукцией транскрипта mPer1». Cell . 91 (7): 1043–1053. DOI : 10.1016 / s0092-8674 (00) 80494-8 . PMID 9428526 . 
  32. ^ Toyota K, Онай K, Накашима H (сентябрь 2002). «Новый мутант Neurospora crassa wc-1 демонстрирует уникальную светочувствительность в циркадном ритме конидиации». Молекулярная генетика и геномика . 268 (1): 56–61. DOI : 10.1007 / s00438-002-0722-1 . PMID 12242499 .