Варианты гистонов
Варианты гистонов — это белки, которые заменяют основные канонические гистоны ( H3 , H4 , H2A , H2B ) в нуклеосомах эукариот и часто придают определенные структурные и функциональные особенности. Этот термин может также включать набор вариантов линкерного гистона (H1) , у которых нет четкой канонической изоформы. Различия между основными каноническими гистонами и их вариантами можно резюмировать следующим образом: (1) канонические гистоны зависят от репликации и экспрессируются во время S-фазы клеточного цикла, тогда как варианты гистонов не зависят от репликации и экспрессируются на протяжении всей клетки. цикл; (2) у животных гены, кодирующие канонические гистоны, обычно сгруппированы вдоль хромосомы, присутствуют в нескольких копиях и относятся к числу наиболее консервативных известных белков, тогда как варианты гистонов часто представляют собой гены с одной копией и демонстрируют высокую степень изменчивости среди видов; (3) канонические гистоновые гены лишены интронов и используют структуру стволовой петли на 3'-конце своей мРНК, тогда как гены вариантов гистонов могут иметь интроны, а их хвост мРНК обычно полиаденилирован. Сложные многоклеточные организмы обычно имеют большое количество вариантов гистонов, выполняющих множество различных функций. В последнее время накапливаются данные о роли различных вариантов гистонов, подчеркивающие функциональные связи между вариантами и тонкую регуляцию развития организма.
Номенклатура вариантов гистонов
[ редактировать ]Различные названия, исторически присвоенные гомологичным белкам у разных видов, усложняют номенклатуру вариантов гистонов. Недавно предложенная единая номенклатура вариантов гистонов соответствует филогенетическому подходу к названию вариантов. [1] Согласно этой номенклатуре буквенные суффиксы или префиксы в основном используются для обозначения структурно различных монофилетических клад семейства гистонов (например, H2A.Z, H2B.W, subH2B). Предполагается, что числовые суффиксы зависят от вида (например, H1.1), но рекомендуется последовательно использовать их между видами, где очевидна уникальная ортология. Однако по историческим причинам наименование некоторых вариантов все же может отклоняться от этих правил.
Варианты гистона H3
[ редактировать ]У эукариот наиболее распространенными вариантами гистона H3 являются H3.3 и центромерный вариант H3 (cenH3, у людей также называемый CENPA ). [2] Хорошо изученные видоспецифичные варианты включают H3.1, H3.2, TS H3.4 ( млекопитающие ), H3.5 ( гоминиды ), H3.Y ( приматы ). [2] За исключением гистона cenH3, варианты H3 имеют высококонсервативную последовательность, отличаясь лишь несколькими аминокислотами. [3] [4] Было обнаружено, что гистон H3.3 играет важную роль в поддержании целостности генома во время развития млекопитающих. [5]
Варианты гистона H4
[ редактировать ]Гистон H4 — один из самых медленно развивающихся белков, не имеющий функциональных вариантов у большинства видов. Причина отсутствия вариантов последовательности остается неясной. Известно, что трипаносома имеет вариант H4, названный H4.V. [1] У дрозофилы имеются гены замены H4, которые конститутивно экспрессируются на протяжении всего клеточного цикла и кодируют белки, последовательность которых идентична основному H4. [6]
Варианты гистона H2A
[ редактировать ]Гистон H2A имеет наибольшее количество известных вариантов, некоторые из которых относительно хорошо охарактеризованы. [2] [7] [8] H2A.X является наиболее распространенным вариантом H2A с определяющим мотивом последовательности «SQ(E/D)Φ» (где Φ- представляет собой гидрофобный остаток, обычно Tyr у млекопитающих). Он фосфорилируется во время реакции на повреждение ДНК, ремоделирования хроматина и инактивации Х-хромосомы в соматических клетках. H2A.X и канонический H2A несколько раз расходились в филогенетической истории, но каждая версия H2A.X характеризуется сходной структурой и функцией, что позволяет предположить, что она может представлять предковое состояние. H2A.Z регулирует транскрипцию, репарацию ДНК, подавление антисмысловой РНК и рекрутирование РНК-полимеразы II. Примечательные особенности H2A.Z включают мотив последовательности «DEELD», вставку одной аминокислоты в петлю L1 и делецию одной аминокислоты в стыковочном домене по сравнению с каноническим H2A. Было высказано предположение, что вариант H2A.Z.2 способствует прогрессированию злокачественной меланомы. Канонический H2A можно заменить в нуклеосомах на H2A.Z с помощью специальных ферментов ремоделирования. macroH2A содержит домен складки гистона и дополнительный длинный С-концевой макродомен, который может связывать поли-АДФ-рибозу. Этот вариант гистонов используется для Х-инактивации и регуляции транскрипции. Структуры обоих доменов доступны, но междоменный линкер слишком гибок, чтобы его можно было кристаллизовать.H2A.B (вариант с дефицитом телец Барра) представляет собой быстро развивающийся вариант, специфичный для млекопитающих, известный своим участием в сперматогенезе. H2A.B имеет укороченный стыковочный домен, который окружает короткий участок ДНК. Варианты H2A.L и H2A.P тесно связаны с H2A.B , но менее изучены. H2A.W представляет собой специфичный для растений вариант с мотивами SPKK на N-конце и предполагаемой активностью связывания малых канавок. H2A.1 представляет собой вариант, специфичный для семенников, ооцитов и зигот млекопитающих. Он может преимущественно димеризоваться с H2B.1 . Пока что он охарактеризован только у мышей, но доступен аналогичный ген у человека, который расположен в конце самого большого кластера гистоновых генов. В настоящее время начинают появляться другие, менее изученные варианты H2A, такие как H2A.J.
Варианты гистона H2B
[ редактировать ]Известно, что тип гистона H2B имеет ограниченное количество вариантов, по крайней мере, у млекопитающих, апикомплексов и морских ежей. [1] [2] [7] [8] H2B.1 представляет собой специфичный для семенников, ооцитов и зигот вариант, который образует субнуклеосомные частицы, по крайней мере, в сперматидах. Он может димеризоваться с H2A.L и H2A.1. H2B.W участвует в сперматогенезе, функциях, связанных с теломерами в сперме, и обнаруживается в сперматогенных клетках. Для него характерно удлинение N-концевого хвоста. subH2B участвует в регуляции спермиогенеза и обнаруживается в ненуклеосомных частицах субакросомы сперматозоидов. Этот вариант имеет двудольный сигнал ядерной локализации. взаимодействует с H2A.Z. H2B.Z представляет собой специфичный для апикомплексана вариант, который, как известно , «Сперма H2B» — это предполагаемая группа, которая содержит гистоны сперматозоидов H2B морских и песчаных ежей и потенциально является общей для эхинацеи. Недавно обнаруженный вариант H2B.E участвует в регуляции функции обонятельных нейронов у мышей.
Базы данных и ресурсы
[ редактировать ]«HistoneDB 2.0 - с вариантами» , база данных гистонов и их вариантов, поддерживаемая Национальным центром биотехнологической информации , в настоящее время служит наиболее полным вручную курируемым ресурсом по гистонам и их вариантам, который соответствует новой унифицированной номенклатуре вариантов гистонов, основанной на филогении.«Histome: Информационная база гистонов» представляет собой вручную создаваемую базу данных вариантов гистонов у людей и связанных с ними посттрансляционных модификаций, а также модифицирующих ферментов. [9] MS_HistoneDB — это ориентированная на протеомику база данных, вручную курируемая для вариантов гистонов мыши и человека. [10]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а б с Талберт П.Б., Ахмад К., Алмузни Г., Аузио Дж., Бергер Ф., Бхалла П.Л., Боннер В.М., Канде В.З., Чедвик Б.П., Чан С.В., Кросс Г.А., Куи Л., Димитров С.И., Денеке Д., Эйрин-Лопес Дж.М., Горовский М.А., Хейк С.Б., Хамкало Б.А., Холец С., Якобсен С.Е., Камениарз К., Хохбин С., Ладурнер А.Г., Ландсман Д., Лэтэм Дж.А., Лоппин Б., Малик Х.С., Марцлафф В.Ф., Персон Дж.Р., Постберг Дж., Шнайдер Р., Сингх М.Б., Смит М.М. , Томпсон Э, Торрес-Падилья М.Э., Треметик Д.Д., Тернер Б.М., Уотерборг Дж.Х., Воллманн Х., Елагандула Р., Чжу Б., Хеникофф С. (12 апреля 2012 г.). «Единая филогенетическая номенклатура вариантов гистонов» . Эпигенетика и хроматин . 5 (7): 7. дои : 10.1186/1756-8935-5-7 . ПМК 3380720 . ПМИД 22650316 .
- ^ Jump up to: а б с д «База данных вариантов гистонов 2.0» . Национальный центр биотехнологической информации . Проверено 13 января 2017 г.
- ^ Марзлафф В.Ф., Гонгиди П., Вудс К.Р., Джин Дж., Малтаис Л.Дж. (ноябрь 2002 г.). «Гистоны человека и мыши, зависимые от репликации». Геномика . 80 (5): 487–98. дои : 10.1016/S0888-7543(02)96850-3 . ПМИД 12408966 .
- ^ Хейк С.Б., Гарсия Б.А., Дункан Э.М., Кауэр М., Деллер Дж., Шабановиц Дж., Базетт-Джонс Д.П., Эллис К.Д., Хант Д.Ф. (январь 2006 г.). «Схемы экспрессии и посттрансляционные модификации, связанные с вариантами гистона H3 млекопитающих» . Журнал биологической химии . 281 (1): 559–68. дои : 10.1074/jbc.M509266200 . ПМИД 16267050 .
- ^ Джанг К.В., Шибата И., Стармер Дж., Йи Д., Магнусон Т. (июль 2015 г.). «Гистон H3.3 поддерживает целостность генома во время развития млекопитающих» . Гены и развитие . 29 (13): 1377–92. дои : 10.1101/gad.264150.115 . ПМЦ 4511213 . ПМИД 26159997 .
- ^ Камакака, Биггинс (2005). «Варианты гистонов: девианты?» . Генс Дев . 19 (3): 295–316. дои : 10.1101/gad.1272805 . ПМИД 15687254 .
- ^ Jump up to: а б Драйзен Э.Дж., Шайтан А.К., Марино-Рамирес Л., Талберт П.Б., Ландсман Д., Панченко А.Р. (2016). «HistoneDB 2.0: база данных гистонов с вариантами — интегрированный ресурс для изучения гистонов и их вариантов» . База данных: Журнал биологических баз данных и курирования . 2016 : baw014. дои : 10.1093/база данных/baw014 . ПМЦ 4795928 . ПМИД 26989147 .
- ^ Jump up to: а б Шайтан А.К., Ландсман Д., Панченко А.Р. (2015). «Адаптируемость нуклеосом, обусловленная последовательностями и структурными изменениями в димерах гистонов H2A-H2B» . Современное мнение в области структурной биологии . 32 : 48–57. дои : 10.1016/j.sbi.2015.02.004 . ПМЦ 4512853 . ПМИД 25731851 .
- ^ «Histome: Информационная база гистонов» . Проверено 13 января 2017 г.
- ^ Эль Кеннани С., Адрайт А., Шайтан А.К., Хохбин С., Брюли С., Панченко А.Р., Ландсман Д., Пфлигер Д., Говин Дж. (2017). «MS_HistoneDB, созданный вручную ресурс для протеомного анализа гистонов человека и мыши» . Эпигенетика хроматина . 10 :2. дои : 10.1186/s13072-016-0109-x . ПМЦ 5223428 . ПМИД 28096900 .