Jump to content

Гистон метилтрансфераза

(Перенаправлено из гистон метилтрансферазы )
Гистон-лизин
N-метилтрансфераза
Идентификаторы
ЕС №. 2.1.1.43
CAS №. 9055-08-7
Базы данных
Intenz Intenz View
Бренда Бренда вход
Расширение Вид Nicezyme
Кегг Кегг вход
Метатический Метаболический путь
Напрямую профиль
PDB Структуры RCSB PDB PDBE PDBSUM
Джин Онтология Друг / Quickgo
Поиск
PMCarticles
PubMedarticles
NCBIproteins

Гистон-метилтрансферазы ( HMT ) представляют собой гистон-модифицирующие ферменты (например, гистон-лизин N-метилтрансферазы и гистон-аргинин N-метилтрансферазы), которые катализируют перенос одной, двух или трех метильных групп в лизина и аргинина остатки белков гистоновых белков . Прикрепление метильных групп происходит преимущественно при специфических остатках лизина или аргинина на гистонах H3 и H4. [ 1 ] Существуют два основных типа гистон метилтранферазы: лизин-специфический (который может быть установлен ( s u (var) 3-9, Enhancer Zeste, t rithorax) , содержащий или не содержащий домен, содержащий не установленные) и специфичный для аргинина. [ 2 ] [ 3 ] [ 4 ] В обоих типах гистон метилтрансферазы S-аденозилметионин (SAM) служит кофактором и метилоно-донорской группой. [ 1 ] [ 5 ] [ 6 ] [ 7 ]
Геномная ДНК эукариот ассоциируется с гистонами с образованием хроматина . [ 8 ] Уровень уплотнения хроматина в значительной степени зависит от метилирования гистонов и других посттрансляционных модификаций гистонов. [ 9 ] Метилирование гистонов является основной эпигенетической модификацией хроматина [ 9 ] Это определяет экспрессию генов, стабильность генома, созревание стволовых клеток, развитие клеточной линии, генетическую импринтинг, метилирование ДНК и митоз клеток. [ 2 ]

Вид спереди на гистон-лизин-лизин N-метилтрансфераза человека, специфичный H3 лизин-4.
Обратный вид на гистон-лизин-лизин-лизин N-метилтрансфераза человека, специфичный H3-лизин-4. Активные сайты четко видны.

Класс лизин-специфических гистон метилтрансферазы подразделяется на установленную доменную доменную и не установленную доменную домен. Как указано их прозвищами, они различаются по присутствию установленного домена, который является типом белкового домена.

Гены человека, кодирующие белки с активностью гистонметилтрансферазы, включают:

Установите домен, содержащий лизин-специфический

[ редактировать ]

Структура

[ редактировать ]

Структуры, участвующие в активности метилтрансферазы, являются установленным доменом (состоит из приблизительно 130 аминокислот), предварительно установленных и доменов после установки. Предварительные и пост-сет-домены окружают установленную домен с обеих сторон. Предварительно установленная область содержит остатки цистеина, которые образуют треугольные кластеры цинка, плотно связывают атомы цинка и стабилизируют структуру. Сам заданный домен содержит каталитическое ядро, богатое β-цепи, которое, в свою очередь, составляет несколько областей β-листов. Часто β-цепи, обнаруженные в домене предварительного установки, образуют β-листы с β-цепи установленного домена, что приводит к небольшим изменениям в структуре SET. Эти небольшие изменения изменяют специфичность сайта остатка целевого остатка для метилирования и позволяют установочным домену метилтрансферазы нацелены на множество различных остатков. Это взаимодействие между предварительно установленным доменом и каталитическим ядром имеет решающее значение для ферментной функции. [ 1 ]

Каталитический механизм

[ редактировать ]

Для того, чтобы реакция проходила, S-аденозилметионин (SAM) и остаток лизина хвоста подложки должны сначала быть связаны и должным образом ориентированы в каталитическом кармане установленного домена. Затем ближайший остаток тирозина деритонирует ε-амино группу остатка лизина. [ 10 ] Затем цепь лизина совершает нуклеофильную атаку на метильную группу на атом серы молекулы SAM, перенося метильную группу в боковую цепь лизина.

Активный сайт гистон-лизин-н-метилтрансфераза. Остатки лизина (в желтом) и S-аденозилметионин (SAM) (синий) четко видны.

Незащитный домен, содержащий лизин-специфический

[ редактировать ]

Вместо установки, не содержащая домен, содержащая гистон-метилтрансферазу использует фермент DOT1. В отличие от установленного домена, который нацелен на область хвоста лизина гистона, DOT1 метилизирует остаток лизина в шаровом ядре гистона и является единственным ферментом, известным для этого. [ 1 ] Возможный гомолог DOT1 был обнаружен в археи, который показывает способность метилировать архейный гистоноподобный белок в недавних исследованиях.

Структура

[ редактировать ]

N -терминал DOT1 содержит активное сайт. Цикл, служащий сайтом связывания для SAM, связывает N-концевой и C-концевой домены каталитического домена DOT1. С-концевой важен для субстратной специфичности и связывания DOT1, поскольку регион несет положительный заряд, что позволяет благоприятное взаимодействие с отрицательно заряженной основой ДНК. [ 11 ] Из -за структурных ограничений DOT1 способен только метилировать гистон H3.

Аргиновый специфичный

[ редактировать ]

Существует три различных типа белковых аргининовых метилтрансфераз (PRMT) и три типа метилирования, которые могут происходить в остатках аргинина на хвостах гистонов. Первый тип PRMT ( PRMT1 , PRMT3 , CARM1 ⧸PRMT4 и RMT1⧸HMT1) продуцируют монометиларгинин и асимметричный диметиларгинин (RME2A). [ 12 ] [ 13 ] [ 14 ] Второй тип (JBP1⧸ PRMT5 ) производит монометил или симметричный диметиларгинин (RME2S). [ 5 ] Третий тип (PRMT7) производит только монометилированный аргинин. [ 15 ] Различия в паттернах метилирования PRMT возникают из -за ограничений в кармане связывания аргинина. [ 5 ]

Структура

[ редактировать ]

Каталитический домен PRMT состоит из домена связывания SAM и субстрата связывающего домена (всего около 310 аминокислот). [ 5 ] [ 6 ] [ 7 ] Каждый PRMT имеет уникальную N-концевую область и каталитическое ядро. Остаток аргинина и SAM должны быть правильно ориентированы в связывающем кармане. SAM закреплен внутри кармана гидрофобным взаимодействием между адениновым кольцом и фенильным кольцом фенилаланина. [ 7 ]

Каталитический механизм

[ редактировать ]

Глутамат на близлежащей петле взаимодействует с нитрогенами на остатках аргинина -мишени. Это взаимодействие перераспределяет положительный заряд и приводит к депротонированию одной азотной группы, [ 16 ] который затем может сделать нуклеофильную атаку на метильную группу SAM. Различия между двумя типами PRMT определяют следующую стадию метилирования: либо катализируя диметилирование одного азота, либо позволяет симметричное метилирование обеих групп. [ 5 ] Однако в обоих случаях протон, лишенный азота, диспергируется через протонную ретранскую систему гистидина и аспартата и выделяется в окружающую матрицу. [ 17 ]

Роль в регуляции генов

[ редактировать ]

Метилирование гистона играет важную роль в эпигенетической регуляции генов . Метилированные гистоны могут либо репрессировать, либо активировать транскрипцию, как показывают различные экспериментальные данные, в зависимости от места метилирования. Например, вероятно, что метилирование лизина 9 на гистоне H3 (H3K9ME3) в области промотора генов предотвращает чрезмерную экспрессию этих генов и, следовательно, задерживает переход и/или пролиферацию клеточного цикла. [ 18 ] Напротив, метилирование остатков гистонов H3K4, H3K36 и H3K79 связано с транскрипционно активным эухроматином. [ 2 ]

В зависимости от сайта и симметрии метилирования метилированные аргинины считаются активирующими (гистон H4R3ME2A, H3R2ME2S, H3R17ME2A, H3R26ME2A) или репрессивный (H3R2ME2A, H3R8ME2A, H3R8ME2S, H4R3ME2S). [ 15 ] Как правило, влияние гистон -метилтрансферазы на экспрессию генов сильно зависит от того, какой гистоновый остаток метилат. См. Регуляция гистона#хроматина .

Актуальность заболевания

[ редактировать ]

Аномальная экспрессия или активность ферментов, регулирующих метилирование, были отмечены в некоторых типах рака человека, что предполагает ассоциации между метилированием гистонов и злокачественной трансформацией клеток или образованием опухолей. [ 18 ] В последние годы эпигенетическая модификация гистоновых белков, особенно метилирование гистона H3, в развитии рака была областью новых исследований. В настоящее время общепризнанно, что в дополнение к генетическим аберрациям рак может быть инициирован эпигенетическими изменениями, при которых экспрессия генов изменяется без геномных аномалий. Эти эпигенетические изменения включают потерю или усиление метилирования как в ДНК, так и в гистоновых белках. [ 18 ]

Пока нет убедительных доказательств того, что раковые заболевания развиваются исключительно из -за аномалий в метилировании гистонов или его сигнальных путях, однако они могут быть способствующим фактором. Например, подавление метилирования лизина 9 на гистоне 3 (H3K9me3) наблюдалось в нескольких типах рака человека (таких как колоректальный рак, рак яичников и рак легких), которые возникают либо из дефицита H3K9 метилтрансферазы, либо из-за дефицита H3K9 или метилтрансферазы H3K9 или рака H3K9 или рак H3K9) повышенная активность или экспрессия деметилаз H3K9. [ 18 ] [ 19 ] [ 20 ]

Репарация ДНК

[ редактировать ]

Метилирование гистонового лизина играет важную роль в выборе пути восстановления разрывов с двумя целями ДНК . [ 21 ] В качестве примера, триметилированный H3K36 восстановления требуется для гомологичного рекомбинационного , в то время как диметилированный H4K20 может рекрутировать белок 53BP1 для восстановления путем не-гомологичного конца соединения .

Дальнейшие исследования

[ редактировать ]

Гистонметилтрансфераза может использоваться в качестве биомаркеров для диагностики и прогноза рака. Кроме того, многие вопросы по -прежнему остаются в отношении функции и регуляции гистон -метилтрансфераз при злокачественной трансформации клеток, канцерогенеза ткани и онкогенез. [ 18 ]

Смотрите также

[ редактировать ]
  1. ^ Jump up to: а беременный в дюймовый Вуд А, Шилатифард А (2004). «Посттрансляционные модификации гистонов путем метилирования» . В Conaway JW, Conaway RC (Eds.). Белки в эукариотической транскрипции . Достижения в химии белка. Тол. 67. Амстердам: Elsevier Academic Press. С. 201–222. doi : 10.1016/s0065-3233 (04) 67008-2 . ISBN  0-12-034267-7 Полем PMID   14969729 .
  2. ^ Jump up to: а беременный в Саван С., Херцег З. (2010). «Модификации гистонов и рак» . В Ушидзима Т, Херцег З. (ред.). Эпигенетика и рак, часть A, том 70 . Достижения в области генетики. Тол. 70. Бостон: академическая пресса. С. 57–85. doi : 10.1016/b978-0-12-380866-0.60003-4 . ISBN  978-0-12-380866-0 Полем PMID   20920745 .
  3. ^ Feng Q, Wang H, Ng HH, Erdjument-Bromage H, Tempst P, Struhl K, Zhang Y (июнь 2002 г.). «Метилирование H3-лизина 79 опосредовано новым семейством HMTases без установленного домена» . Карт Биол . 12 (12): 1052–8. doi : 10.1016/s0960-9822 (02) 00901-6 . PMID   12123582 . S2CID   17263035 .
  4. ^ NG HH, Feng Q, Wang H, Erdjument-Bromage H, Tempst P, Zhang Y, Struhl K (июнь 2002 г.). «Метилирование лизина в глобулярном домене гистона H3 с помощью DOT1 важно для теломерного молчания и ассоциации белка SIR» . Гены Дев . 16 (12): 1518–27. doi : 10.1101/gad.1001502 . PMC   186335 . PMID   12080090 .
  5. ^ Jump up to: а беременный в дюймовый и Бранскомб Т.Л., Франкель А., Ли Дж.Х., Кук Дж. Р., Ян З., Пестрка С., Кларк С. (август 2001 г.). «PRMT5 (Janus Kinase-связывающий белок 1) катализирует образование симметричных остатков диметиларгинина в белках» . Дж. Биол. Химический 276 (35): 32971–6. doi : 10.1074/jbc.m105412200 . PMID   11413150 .
  6. ^ Jump up to: а беременный Weiss VH, McBride AE, Soriano MA, Filman DJ, Silver PA, Hogle JM (декабрь 2000 г.). «Структура и олигомеризация дрожжевой аргининовой метилтрансферазы, HMT1» . НАТ Структура Биол . 7 (12): 1165–71. doi : 10.1038/82028 . PMID   11101900 . S2CID   11575783 .
  7. ^ Jump up to: а беременный в Zhang X, Zhou L, Cheng X (июль 2000 г.). «Кристаллическая структура консервативного ядра белкового аргининин метилтрансферазы Prmt3» . Embo j . 19 (14): 3509–19. doi : 10.1093/emboj/19.14.3509 . PMC   313989 . PMID   10899106 .
  8. ^ «Сеть хроматина» . Получено 1 марта 2012 года .
  9. ^ Jump up to: а беременный Kouzarides T (февраль 2007 г.). «Модификации хроматина и их функция» . Клетка . 128 (4): 693–705. doi : 10.1016/j.cell.2007.02.005 . PMID   17320507 .
  10. ^ Trievel RC, Beach BM, Dirk LM, Houtz RL, Hurley JH (октябрь 2002 г.). «Структура и каталитический механизм установленного доменного белка метилтрансферазы» . Клетка . 111 (1): 91–103. doi : 10.1016/s0092-8674 (02) 01000-0 . PMID   12372303 .
  11. ^ Min J, Feng Q, Li Z, Zhang Y, Xu RM (март 2003 г.). «Структура каталитического домена человеческого DOT1L, не установленного домена нуклеосомной гистон-метилтрансферазы» . Клетка . 112 (5): 711–23. doi : 10.1016/s0092-8674 (03) 00114-4 . PMID   12628190 .
  12. ^ Chen D, Ma H, Hong H, Koh SS, Huang SM, Schurter BT, Aswad DW, Stallcup MR (июнь 1999 г.). «Регуляция транскрипции белком метилтрансферазой». Наука . 284 (5423): 2174–7. doi : 10.1126/science.284.5423.2174 . PMID   10381882 .
  13. ^ Гари Д.Д., Лин В.Дж., Ян М.К., Хершман Хр, Кларк С. (май 1996). «Преобладающая белка-аргинининовая метилтрансфераза из Saccharomyces cerevisiae» . Дж. Биол. Химический 271 (21): 12585–94. doi : 10.1074/jbc.271.21.12585 . PMID   8647869 .
  14. ^ McBride AE, Weiss VH, Kim HK, Hogle JM, Silver PA (февраль 2000 г.). «Анализ дрожжевой аргининовой метилтрансферазы HMT1P/RMT1P и его функции in vivo. Связывание кофакторов и взаимодействие субстрата» . Дж. Биол. Химический 275 (5): 3128–36. doi : 10.1074/jbc.275.5.3128 . PMID   10652296 .
  15. ^ Jump up to: а беременный Blanc, Roméo S.; Ричард, Стефан (2017). «Метилирование аргинина: возраст» . Молекулярная клетка . 65 (1): 8–24. doi : 10.1016/j.molcel.2016.11.003 . PMID   28061334 .
  16. ^ McBride AE, Silver PA (июль 2001 г.). «Состояние ARG: метилирование белка в аргинине достигается возрастом» . Клетка . 106 (1): 5–8. doi : 10.1016/s0092-8674 (01) 00423-8 . PMID   11461695 .
  17. ^ Fersht AR, Sperling J (февраль 1973 г.). «Система реле заряда в химотрипсине и химотрипсиноген» . J. Mol. Биол . 74 (2): 137–49. doi : 10.1016/0022-2836 (73) 90103-4 . PMID   4689953 .
  18. ^ Jump up to: а беременный в дюймовый и Чен Ф., Кан Х, Кастранова В. (2010). «Метилирование лизина 9 гистона H3: роль гетерохроматиновой модуляции и онкогенеза» . В Tollefsbol to (ed.). Справочник по эпигенетике: новая молекулярная и медицинская генетика . Бостон: Академическая пресса. С. 149–157. doi : 10.1016/b978-0-12-375709-8.00010-1 . ISBN  978-0-12-375709-8 .
  19. ^ Espino PS, Drobic B, Dunn KL, Davie Jr (апрель 2005 г.). «Модификации гистонов как платформа для терапии рака» . J. Cell. Биохимия . 94 (6): 1088–102. doi : 10.1002/jcb.20387 . PMID   15723344 .
  20. ^ Hamamoto R, Furukawa Y, Morita M, Iimura Y, Silva FP, Li M, Yagyu R, Nakamura Y (август 2004 г.). «SMYD3 кодирует гистон -метилтрансферазу, участвующую в пролиферации раковых клеток» . НАТ Клеточная биол . 6 (8): 731–40. doi : 10.1038/ncb1151 . PMID   15235609 . S2CID   13456531 .
  21. ^ Wei S, Li C, Yin Z, Wen J, Meng H, Xue L, Wang J (2018). «Метилирование гистонов при репарации ДНК и клинической практике: новые результаты за последние 5 лет» . J Рак . 9 (12): 2072–2081. doi : 10.7150/jca.23427 . PMC   6010677 . PMID   29937925 .

Дальнейшее чтение

[ редактировать ]
[ редактировать ]
Arc.Ask3.Ru: конец переведенного документа.
Arc.Ask3.Ru
Номер скриншота №: 574ee72d1b1ddb02d954bb45e97d3d6c__1712222280
URL1:https://arc.ask3.ru/arc/aa/57/6c/574ee72d1b1ddb02d954bb45e97d3d6c.html
Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1:
Histone methyltransferase - Wikipedia
Данный printscreen веб страницы (снимок веб страницы, скриншот веб страницы), визуально-программная копия документа расположенного по адресу URL1 и сохраненная в файл, имеет: квалифицированную, усовершенствованную (подтверждены: метки времени, валидность сертификата), открепленную ЭЦП (приложена к данному файлу), что может быть использовано для подтверждения содержания и факта существования документа в этот момент времени. Права на данный скриншот принадлежат администрации Ask3.ru, использование в качестве доказательства только с письменного разрешения правообладателя скриншота. Администрация Ask3.ru не несет ответственности за информацию размещенную на данном скриншоте. Права на прочие зарегистрированные элементы любого права, изображенные на снимках принадлежат их владельцам. Качество перевода предоставляется как есть. Любые претензии, иски не могут быть предъявлены. Если вы не согласны с любым пунктом перечисленным выше, вы не можете использовать данный сайт и информация размещенную на нем (сайте/странице), немедленно покиньте данный сайт. В случае нарушения любого пункта перечисленного выше, штраф 55! (Пятьдесят пять факториал, Денежную единицу (имеющую самостоятельную стоимость) можете выбрать самостоятельно, выплаичвается товарами в течение 7 дней с момента нарушения.)