H3R17me2
H3R17me2 представляет собой эпигенетическую , упаковывающего ДНК модификацию гистона H3 . Это метка, указывающая на диметилирование 17 -го остатка аргинина белка гистона H3. В эпигенетике метилирование аргинином гистонов H3 и H4 связано с более доступной структурой хроматина и, следовательно, с более высокими уровнями транскрипции. Существование аргининдеметилаз, которые могут обратить вспять метилирование аргинина, является спорным. [ 1 ]
Номенклатура
[ редактировать ]Название этой модификации указывает на диметилирование аргинина 17 на субъединице белка гистона H3: [ 2 ]
| Сокр. | Значение |
| Н3 | Семейство гистонов H3 |
| Р | стандартное сокращение для аргинина |
| 17 | положение аминокислотного остатка
(считая от N-конца) |
| мне | метильная группа |
| 2 | количество добавленных метильных групп |
Аргинин
[ редактировать ]
Аргинин может быть метилирован один раз (монометилированный аргинин) или дважды (диметилированный аргинин). Метилирование остатков аргинина катализируется тремя различными классами протеинаргининметилтрансфераз. [ 1 ]
Метилирование аргинина влияет на взаимодействие между белками и участвует в различных клеточных процессах, включая транспортировку белков, передачу сигналов и регуляцию транскрипции. [ 3 ]
Метилирование аргинина играет важную роль в регуляции генов из-за способности PRMT откладывать ключевые активирующие (гистоны H4R3me2 , H3R2me2 , H3R17me2, H3R26me2a ) или репрессивные ( H3R8me2 , H4R3me2 ) метки гистонов.
Модификации гистонов
[ редактировать ]Геномная ДНК эукариотических клеток обернута вокруг специальных белковых молекул, известных как гистоны . Комплексы, образующиеся в результате закольцовывания ДНК, известны как хроматин .
Механизм и функция модификации
[ редактировать ]Метилирование H3R17 опосредовано CARM1 и рекрутируется на промотор при активации гена вместе с ацетилтрансферазами и активирует транскрипцию. Когда CARM1 рекрутируется на транскрипционные промоторы, гистон H3 метилируется (H3R17me2 и H3R26me2). Диметилирование H3R17 как критический эпигенетический признак аутофагии, вызванной голоданием [ 4 ]
Эпигенетические последствия
[ редактировать ]Посттрансляционная модификация хвостов гистонов либо комплексами, модифицирующими гистоны, либо комплексами, ремоделирующими хроматин, интерпретируется клеткой и приводит к сложному комбинаторному результату транскрипции. Считается, что код гистонов диктует экспрессию генов посредством сложного взаимодействия между гистонами в определенной области. [ 5 ] Нынешнее понимание и интерпретация гистонов основаны на двух крупномасштабных проектах: ENCODE и Epigenomic Roadmap. [ 6 ] Целью эпигеномного исследования было изучение эпигенетических изменений по всему геному. Это привело к состояниям хроматина, которые определяют геномные области, группируя вместе различные белки и/или модификации гистонов. Состояние хроматина исследовали в клетках дрозофилы путем изучения места связывания белков в геноме. Использование ChIP-секвенирования позволило выявить участки генома, характеризующиеся различной полосообразностью. [ 7 ] У дрозофилы также были профилированы различные стадии развития, акцент был сделан на актуальности модификаций гистонов. [ 8 ] Анализ полученных данных привел к определению состояний хроматина на основе модификаций гистонов. [ 9 ] Были картированы определенные модификации, и было замечено, что обогащение локализуется в определенных геномных регионах.
Геном человека аннотирован состояниями хроматина. Эти аннотированные состояния можно использовать как новые способы аннотирования генома независимо от базовой последовательности генома. Эта независимость от последовательности ДНК подтверждает эпигенетическую природу модификаций гистонов. Состояния хроматина также полезны для идентификации регуляторных элементов, не имеющих определенной последовательности, таких как энхансеры. Этот дополнительный уровень аннотаций позволяет глубже понять регуляцию генов, специфичных для клеток. [ 10 ]
Клиническое значение
[ редактировать ]Мыши, нокаутные по CARM1, меньше по размеру и умирают вскоре после рождения. CARM1 необходим для эпигенетического поддержания плюрипотентности и самообновления, поскольку он метилирует H3R17 и H3R26 в основных генах плюрипотентности, таких как Oct4 , Sox2 и Nanog . [ 1 ]
CARM1-опосредованное метилирование H3R17 необходимо для установления и поддержания астроглиальной линии. Отсутствие H3R17me2a снижает уровень миР-92а , и известно, что эта миРНК участвует в развитии нейронов. [ 1 ]
CARM1 был косвенно связан с прогрессированием диабетической ретинопатии , поскольку он и связанная с ним метка H3R17me2a увеличивались при высоком уровне глюкозы, способствуя апоптозу пигментных эпителиальных клеток сетчатки. [ 1 ]
Методы
[ редактировать ]Гистоновую метку H3K4me1 можно обнаружить разными способами:
1. Секвенирование иммунопреципитации хроматина ( ChIP-секвенирование ) измеряет количество обогащенной ДНК после того, как она связалась с целевым белком и подверглась иммунопреципитации . Это приводит к хорошей оптимизации и используется in vivo для выявления связывания ДНК с белками, происходящего в клетках. ChIP-Seq можно использовать для идентификации и количественной оценки различных фрагментов ДНК для различных модификаций гистонов в геномной области. [ 11 ]
2. Секвенирование микрококковой нуклеазы ( MNase-seq ) используется для исследования областей, связанных хорошо расположенными нуклеосомами. Для определения положения нуклеосом используют фермент микрококковой нуклеазы. Видно, что хорошо расположенные нуклеосомы имеют обогащение последовательностей. [ 12 ]
3. Анализ секвенирования доступного транспозазы хроматина ( ATAC-seq ) используется для поиска областей, свободных от нуклеосом (открытый хроматин). Он использует гиперактивный транспозон Tn5 для выделения локализации нуклеосом. [ 13 ] [ 14 ] [ 15 ]
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а б с д и Блан, Ромео С.; Ричард, Стефан (2017). «Метилирование аргинина: достижение совершеннолетия» . Молекулярная клетка . 65 (1): 8–24. дои : 10.1016/j.molcel.2016.11.003 . ПМИД 28061334 .
- ^ Хуан, Суминг; Литт, Майкл Д.; Энн Блейки, К. (30 ноября 2015 г.). Эпигенетическая экспрессия и регуляция генов . Эльзевир Наука. стр. 21–38. ISBN 9780127999586 .
- ^ Макбрайд, А.; Сильвер, П. (2001). «Состояние Arg: метилирование белка при достижении аргинином совершеннолетия» . Клетка . 106 (1): 5–8. дои : 10.1016/S0092-8674(01)00423-8 . ПМИД 11461695 . S2CID 17755108 .
- ^ Шин, Хай-Джай Р.; Ким, Хёнкён; Ким, Гын Иль; Пэк, Сон Хи (2016). «Эпигенетическая и транскрипционная регуляция аутофагии» . Аутофагия . 12 (11): 2248–2249. дои : 10.1080/15548627.2016.1214780 . ПМК 5103355 . ПМИД 27487449 .
- ^ Дженувейн Т., Эллис, компакт-диск (август 2001 г.). «Перевод гистонового кода». Наука . 293 (5532): 1074–80. CiteSeerX 10.1.1.453.900 . дои : 10.1126/science.1063127 . ПМИД 11498575 . S2CID 1883924 .
- ^ Бирни Э., Стаматояннопулос Дж.А. , Дутта А., Гиго Р., Гингерас Т.Р., Маргулис Э.Х. и др. (Консорциум проекта ENCODE) (июнь 2007 г.). «Идентификация и анализ функциональных элементов в 1% генома человека в рамках пилотного проекта ENCODE» . Природа . 447 (7146): 799–816. Бибкод : 2007Natur.447..799B . дои : 10.1038/nature05874 . ПМК 2212820 . ПМИД 17571346 .
- ^ Филион Г.Дж., ван Беммель Дж.Г., Брауншвейг Ю., Талхаут В., Кинд Дж., Уорд Л.Д., Бругман В., де Кастро И.Дж., Керховен Р.М., Буссемакер Х.Дж., ван Стинсел Б. (октябрь 2010 г.). «Систематическое картирование расположения белков выявило пять основных типов хроматина в клетках дрозофилы» . Клетка . 143 (2): 212–24. дои : 10.1016/j.cell.2010.09.009 . ПМЦ 3119929 . ПМИД 20888037 .
- ^ Рой С., Эрнст Дж., Харченко П.В., Херадпур П., Негре Н., Итон М.Л. и др. (Консорциум modENCODE) (декабрь 2010 г.). «Идентификация функциональных элементов и регуляторных цепей с помощью modENCODE дрозофилы» . Наука . 330 (6012): 1787–97. Бибкод : 2010Sci...330.1787R . дои : 10.1126/science.1198374 . ПМК 3192495 . ПМИД 21177974 .
- ^ Харченко П.В., Алексеенко А.А., Шварц Ю.Б., Минода А., Риддл Н.С., Эрнст Дж. и др. (март 2011 г.). «Комплексный анализ хроматинового ландшафта Drosophila melanogaster» . Природа . 471 (7339): 480–5. Бибкод : 2011Natur.471..480K . дои : 10.1038/nature09725 . ПМК 3109908 . ПМИД 21179089 .
- ^ Кундадже А., Меулеман В., Эрнст Дж., Биленки М., Йен А., Херави-Мусави А., Херадпур П., Чжан З. и др. (Консорциум по эпигеномике «Дорожная карта») (февраль 2015 г.). «Интегративный анализ 111 эталонных эпигеномов человека» . Природа . 518 (7539): 317–30. Бибкод : 2015Natur.518..317. . дои : 10.1038/nature14248 . ПМК 4530010 . ПМИД 25693563 .
- ^ «Полногеномное IP-секвенирование хроматина (ChIP-Seq)» (PDF) . Иллюмина . Проверено 23 октября 2019 г.
- ^ «МЭН-Seq/Mnase-Seq» . иллюмина . Проверено 23 октября 2019 г.
- ^ Буэнростро, Джейсон Д.; Ву, Пекин; Чанг, Ховард Ю.; Гринлиф, Уильям Дж. (2015). «ATAC-seq: метод анализа доступности хроматина по всему геному» . Современные протоколы молекулярной биологии . 109 : 21.29.1–21.29.9. дои : 10.1002/0471142727.mb2129s109 . ISBN 9780471142720 . ПМЦ 4374986 . ПМИД 25559105 .
- ^ Шеп, Алисия Н.; Буэнростро, Джейсон Д.; Денни, Сара К.; Шварц, Катя; Шерлок, Гэвин; Гринлиф, Уильям Дж. (2015). «Структурированные нуклеосомные отпечатки пальцев позволяют картировать архитектуру хроматина в регуляторных регионах с высоким разрешением» . Геномные исследования . 25 (11): 1757–1770. дои : 10.1101/гр.192294.115 . ISSN 1088-9051 . ПМК 4617971 . ПМИД 26314830 .
- ^ Песня, Л.; Кроуфорд, GE (2010). «DNase-seq: метод высокого разрешения для картирования активных генных регуляторных элементов по всему геному клеток млекопитающих» . Протоколы Колд-Спринг-Харбора . 2010 (2): pdb.prot5384. дои : 10.1101/pdb.prot5384 . ISSN 1559-6095 . ПМЦ 3627383 . ПМИД 20150147 .