Белки поликомб-группы

Белки группы Polycomb ( белки PcG ) представляют собой семейство белковых комплексов, впервые обнаруженных у плодовых мушек, которые могут реконструировать хроматин таким образом, что эпигенетическое молчание генов происходит . Белки группы Polycomb хорошо известны тем, что подавляют Hox-гены посредством модуляции структуры хроматина во время эмбрионального развития у плодовых мух ( Drosophila melanogaster ). Свое название они получили от того, что первым признаком снижения функции PcG часто является гомеотическая трансформация задних ножек в сторону передних, имеющих характерный гребенчатый набор щетинок. ^[1]

У насекомых

У дрозофилы ( белки группы Trithorax trxG) и группы Polycomb (PcG) действуют антагонистически и взаимодействуют с хромосомными элементами, называемыми модулями клеточной памяти (CMM). Белки группы Trithorax (trxG) поддерживают активное состояние экспрессии генов, в то время как белки группы Polycomb (PcG) противодействуют этой активации с помощью репрессивной функции, которая стабильна на протяжении многих поколений клеток и может быть преодолена только процессами дифференцировки зародышевой линии. Генные комплексы Polycomb или сайленсинг PcG состоят как минимум из трех видов мультипротеинового комплекса Polycomb Repressive Complex 1 (PRC1), PRC2 и PhoRC . Эти комплексы работают вместе, чтобы осуществить свой репрессивный эффект. Белки PcGs эволюционно консервативны и существуют как минимум в двух отдельных белковых комплексах; репрессивный комплекс PcG 1 (PRC1) и репрессивный комплекс PcG 2–4 (PRC2/3/4). PRC2 катализирует триметилирование лизина 27 по гистону H3 (H3K27me2/3), тогда как PRC1 моноубиквитинирует гистон H2A по лизину 119 (H2AK119Ub1).

У млекопитающих

У млекопитающих экспрессия генов группы Polycomb важна во многих аспектах развития, таких как гомеотическая регуляция генов и инактивация Х-хромосомы , рекрутируясь на неактивную Х-хромосому с помощью Xist РНК , главного регулятора XCI. ^[2] или самообновление эмбриональных стволовых клеток. ^[3] Белок Bmi1 Polycomb безымянного пальца способствует самообновлению нервных стволовых клеток. ^[4]^[5] У мышей нулевые мутанты в генах PRC2 являются эмбрионально летальными, тогда как большинство мутантов PRC1 представляют собой живорожденные гомеозисные мутанты, которые умирают перинатально. Напротив, сверхэкспрессия белков PcG коррелирует с тяжестью и инвазивностью некоторых типов рака . ^[6] Коровые комплексы PRC1 млекопитающих очень похожи на таковые у дрозофилы. Известно, что Polycomb Bmi1 регулирует локус ink4 (p16 ^{чернила4а}, стр. 19 ^Арф). ^[4]^[7]

Регуляция белков группы Polycomb в сайтах бивалентного хроматина осуществляется комплексами SWI/SNF , которые противодействуют накоплению комплексов Polycomb посредством АТФ-зависимого вытеснения. ^[8]

В растениях

У Physcomitrella patens белок PcG FIE специфически экспрессируется в стволовых клетках, таких как неоплодотворенная яйцеклетка . Вскоре после оплодотворения ген FIE инактивируется у молодого эмбриона . ^[9] Ген Polycomb FIE экспрессируется в неоплодотворенных яйцеклетках мха Physcomitrella patens , и экспрессия прекращается после оплодотворения в развивающемся диплоидном спорофите.

Показано, что в отличие от млекопитающих PcG необходимы для поддержания клеток в дифференцированном состоянии. Следовательно, потеря PcG вызывает дедифференцировку и способствует эмбриональному развитию. ^[10]

Белки группы Polycomb также вмешиваются в контроль цветения, подавляя цветущего локуса C. ген ^[11] Этот ген является центральной частью пути, который подавляет цветение растений, и его подавление зимой, как предполагается, является одним из основных факторов, вмешивающихся в яровизацию растений . ^[12]

Ген Polycomb FIE экспрессируется (синий) в неоплодотворенных яйцеклетках мха Physcomitrella patens (справа), и экспрессия прекращается после оплодотворения в развивающемся диплоидном спорофите (слева). Окрашивание GUS in situ двух женских половых органов (архегоний) трансгенного растения, экспрессирующего трансляционное слияние FIE-uidA под контролем нативного промотора FIE

См. также

КНР1
КНР2
ПХК1
ПМЦ2
Белок гетерохроматина 1 (Cbx)
ИМТ1
PCGF1 , КДМ2Б
PCGF2 (белок 2 RING-пальца группы Polycomb) ортолог Bmi1
РЫБП
КОЛЬЦО1
SUV39H1 (гистон-лизин N-метилтрансфераза)
L3mbtl2
EZH2 (усилитель Zeste Homolog 2)
ЕФД
SUZ12 (Подавитель Zeste 12)
Джарид2 (дзюмондзи, богатый интерактивный домен AT 2)
Фактор транскрипции, подавляющий RE1 (REST)
РНФ2
CBFβ
ГГ1
Двухвалентный хроматин

Ссылки

^ Портозо М., Кавалли Дж. (2008). «Роль РНКи и некодирующих РНК в опосредованном Polycomb контроле экспрессии генов и геномном программировании» . В Моррисе К.В. (ред.). РНК и регуляция экспрессии генов: скрытый уровень сложности . Кайстер Академик Пресс. стр. 29–44. ISBN 978-1-904455-25-7 .
^ Ку М, Коче Р.П., Рейнбей Э., Менденхолл Э.М., Эндох М., Миккельсен Т.С., Прессер А., Нусбаум С., Се Икс, Чи А.С., Адли М., Касиф С., Пташек Л.М., Коуэн К.А., Ландер Э.С., Косеки Х., Бернштейн Б.Е. (октябрь 2008 г.). «Полногеномный анализ занятости PRC1 и PRC2 идентифицирует два класса двухвалентных доменов» . ПЛОС Генетика . 4 (10): e1000242. дои : 10.1371/journal.pgen.1000242 . ПМК 2567431 . ПМИД 18974828 .
^ Хертье, В., Оуэнс, Н., Гонсалес, И. и др. Молекулярная логика самообновления, индуцированного Nanog, в эмбриональных стволовых клетках мыши. Нац Коммун 10, 1109 (2019). https://doi.org/10.1038/s41467-019-09041-z
^ Перейти обратно: ^а ^б Молофский А.В. , Хе С., Байдон М., Моррисон С.Дж., Пардал Р. (июнь 2005 г.). «Bmi-1 способствует самообновлению нервных стволовых клеток и развитию нейронов, но не росту и выживанию мышей, подавляя пути старения p16Ink4a и p19Arf» . Гены и развитие . 19 (12): 1432–7. дои : 10.1101/gad.1299505 . ПМЦ 1151659 . ПМИД 15964994 .
^ Пак И.К., Моррисон С.Дж., Кларк М.Ф. (январь 2004 г.). «Bmi1, стволовые клетки и регуляция старения» . Журнал клинических исследований . 113 (2): 175–9. дои : 10.1172/JCI20800 . ПМК 311443 . ПМИД 14722607 .
^ Соважо М., Соважо Дж. (апрель 2008 г.). «Гены группы Polycomb: поддержание баланса активности стволовых клеток» . ПЛОС Биология . 6 (4): е113. doi : 10.1371/journal.pbio.0060113 . ПМК 2689701 . ПМИД 18447587 .
^ Попов Н, Гил Дж (2010). «Эпигенетическая регуляция локуса INK4b-ARF-INK4a: при болезни и в норме» ( PDF ) . Эпигенетика . 5 (8): 685–90. дои : 10.4161/epi.5.8.12996 . ПМК 3052884 . ПМИД 20716961 .
^ Стэнтон Б.З., Ходжес К., Каларко Дж.П., Браун С.М., Ку В.Л., Кадоч С., Чжао К., Крэбтри Г.Р. (февраль 2017 г.). «Мутации АТФазы Smarca4 нарушают прямое вытеснение PRC1 из хроматина» . Природная генетика . 49 (2): 282–288. дои : 10.1038/ng.3735 . ПМК 5373480 . ПМИД 27941795 .
^ Москуна А., Кац А., Декер Э.Л., Ренсинг С.А., Рески Р., Охад Н. (июль 2009 г.). «Регуляция поддержания стволовых клеток с помощью белка Polycomb FIE сохранилась в ходе эволюции наземных растений» . Разработка . 136 (14): 2433–44. дои : 10.1242/dev.035048 . ПМИД 19542356 .
^ Айхингер Э., Вильяр С.Б., Фаррона С., Рейес Х.К., Хенниг Л., Кёлер К. (август 2009 г.). «Белки CHD3 и белки группы поликомб антагонистически определяют идентичность клеток арабидопсиса» . ПЛОС Генетика . 5 (8): e1000605. дои : 10.1371/journal.pgen.1000605 . ПМК 2718830 . ПМИД 19680533 .
^ Цзян Д., Ван И, Ван И, Хэ И (2008). «Репрессия ЛОКУСА ЦВЕТЕНИЯ C и ЛОКУСА ЦВЕТЕНИЯ T с помощью 2 компонентов репрессивного комплекса Arabidopsis Polycomb» . ПЛОС ОДИН . 3 (10): е3404. Бибкод : 2008PLoSO...3.3404J . дои : 10.1371/journal.pone.0003404 . ПМК 2561057 . ПМИД 18852898 .
^ Шелдон CC, Роуз Д.Т., Финнеган Э.Дж., Пикок У.Дж., Деннис Э.С. (март 2000 г.). «Молекулярные основы яровизации: центральная роль ЛОКУСА ЦВЕТЕНИЯ C (FLC)» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 97 (7): 3753–8. дои : 10.1073/pnas.060023597 . ПМК 16312 . ПМИД 10716723 .

Дальнейшее чтение

Шюттенгрубер Б., Бурбон Х.М., Ди Кроче Л., Кавалли Дж. (сентябрь 2017 г.). «Регуляция генома с помощью Polycomb и Trithorax: 70 лет и продолжается» (PDF) . Клетка . 171 (1): 34–57. дои : 10.1016/j.cell.2017.08.002 . ПМИД 28938122 . S2CID 43165761 .
Ди Кроче Л., Хелин К. (2013). «Регуляция транскрипции белками группы Polycomb». Структурная и молекулярная биология природы . 20 (10): 1147–55. дои : 10.1038/nsmb.2669 . ПМИД 24096405 . S2CID 2681793 .
Саймон Дж. А., Кингстон Р.Э. (2013). «Захват хроматина: механизмы Polycomb для достижения геномных целей, остановки транскрипционного трафика и пребывания на месте» . Молекулярная клетка . 49 (5): 808–24. doi : 10.1016/j.molcel.2013.02.013 . ПМЦ 3628831 . ПМИД 23473600 .
Голбабапур С., Маджид Н.А., Хасандарвиш П., Хайрезаи М., Абдулла М.А., Хади А.Х. (2013). «Сайленсинг генов и белки группы Polycomb: обзор их структуры, механизмов и филогенетики» . OMICS: Журнал интегративной биологии . 17 (6): 283–96. дои : 10.1089/omi.2012.0105 . ПМЦ 3662373 . ПМИД 23692361 .
Шварц Ю.Б., Пирротта В. (январь 2007 г.). «Механизмы молчания Polycomb и управление геномными программами». Обзоры природы. Генетика . 8 (1): 9–22. дои : 10.1038/nrg1981 . ПМИД 17173055 . S2CID 28227227 .
Шюттенгрубер Б., Шурут Д., Верворт М., Леблан Б., Кавалли Г. (февраль 2007 г.). «Регуляция генома белками полисот и триторакса» . Клетка . 128 (4): 735–45. дои : 10.1016/j.cell.2007.02.009 . ПМИД 17320510 . S2CID 6492075 .
Пирротта В., Ли Х.Б. (2012). «Вид на ядерные поликомбские тела» . Текущее мнение в области генетики и развития . 22 (2): 101–9. дои : 10.1016/j.gde.2011.11.004 . ПМЦ 3329586 . ПМИД 22178420 .

Внешние ссылки

«белки полисотовой группы» . Humpath.com.
Страница Polycomb и Trithorax лаборатории Cavalli. Эта страница содержит полезную информацию о белках Polycomb и trithorax в виде введения, ссылок на опубликованные обзоры, списка белков Polycomb и trithorax, иллюстративных слайдов Power Point и ссылки на браузер генома. демонстрируя распределение этих белков по всему геному у Drosophila melanogaster .
Гены дрозофилы в развитии: группа Polycomb в базе данных Homeobox Genes
Организация хроматина и группы Polycomb и Trithorax в The Interactive Fly
Polycomb + группа + белки в Национальной медицинской библиотеке США по медицинским предметным рубрикам (MeSH)

[Portoso-1] Портозо М., Кавалли Дж. (2008). «Роль РНКи и некодирующих РНК в опосредованном Polycomb контроле экспрессии генов и геномном программировании» . В Моррисе К.В. (ред.). РНК и регуляция экспрессии генов: скрытый уровень сложности . Кайстер Академик Пресс. стр. 29–44. ISBN 978-1-904455-25-7 .

[2] Ку М, Коче Р.П., Рейнбей Э., Менденхолл Э.М., Эндох М., Миккельсен Т.С., Прессер А., Нусбаум С., Се Икс, Чи А.С., Адли М., Касиф С., Пташек Л.М., Коуэн К.А., Ландер Э.С., Косеки Х., Бернштейн Б.Е. (октябрь 2008 г.). «Полногеномный анализ занятости PRC1 и PRC2 идентифицирует два класса двухвалентных доменов» . ПЛОС Генетика . 4 (10): e1000242. дои : 10.1371/journal.pgen.1000242 . ПМК 2567431 . ПМИД 18974828 .

[3] Хертье, В., Оуэнс, Н., Гонсалес, И. и др. Молекулярная логика самообновления, индуцированного Nanog, в эмбриональных стволовых клетках мыши. Нац Коммун 10, 1109 (2019). https://doi.org/10.1038/s41467-019-09041-z

[pmid15964994-4] Перейти обратно: ^а ^б Молофский А.В. , Хе С., Байдон М., Моррисон С.Дж., Пардал Р. (июнь 2005 г.). «Bmi-1 способствует самообновлению нервных стволовых клеток и развитию нейронов, но не росту и выживанию мышей, подавляя пути старения p16Ink4a и p19Arf» . Гены и развитие . 19 (12): 1432–7. дои : 10.1101/gad.1299505 . ПМЦ 1151659 . ПМИД 15964994 .

[pmid14722607-5] Пак И.К., Моррисон С.Дж., Кларк М.Ф. (январь 2004 г.). «Bmi1, стволовые клетки и регуляция старения» . Журнал клинических исследований . 113 (2): 175–9. дои : 10.1172/JCI20800 . ПМК 311443 . ПМИД 14722607 .

[pmid18447587-6] Соважо М., Соважо Дж. (апрель 2008 г.). «Гены группы Polycomb: поддержание баланса активности стволовых клеток» . ПЛОС Биология . 6 (4): е113. doi : 10.1371/journal.pbio.0060113 . ПМК 2689701 . ПМИД 18447587 .

[pmid20716961-7] Попов Н, Гил Дж (2010). «Эпигенетическая регуляция локуса INK4b-ARF-INK4a: при болезни и в норме» ( PDF ) . Эпигенетика . 5 (8): 685–90. дои : 10.4161/epi.5.8.12996 . ПМК 3052884 . ПМИД 20716961 .

[8] Стэнтон Б.З., Ходжес К., Каларко Дж.П., Браун С.М., Ку В.Л., Кадоч С., Чжао К., Крэбтри Г.Р. (февраль 2017 г.). «Мутации АТФазы Smarca4 нарушают прямое вытеснение PRC1 из хроматина» . Природная генетика . 49 (2): 282–288. дои : 10.1038/ng.3735 . ПМК 5373480 . ПМИД 27941795 .

[pmid19542356-9] Москуна А., Кац А., Декер Э.Л., Ренсинг С.А., Рески Р., Охад Н. (июль 2009 г.). «Регуляция поддержания стволовых клеток с помощью белка Polycomb FIE сохранилась в ходе эволюции наземных растений» . Разработка . 136 (14): 2433–44. дои : 10.1242/dev.035048 . ПМИД 19542356 .

[pmid19680533-10] Айхингер Э., Вильяр С.Б., Фаррона С., Рейес Х.К., Хенниг Л., Кёлер К. (август 2009 г.). «Белки CHD3 и белки группы поликомб антагонистически определяют идентичность клеток арабидопсиса» . ПЛОС Генетика . 5 (8): e1000605. дои : 10.1371/journal.pgen.1000605 . ПМК 2718830 . ПМИД 19680533 .

[pmid18852898-11] Цзян Д., Ван И, Ван И, Хэ И (2008). «Репрессия ЛОКУСА ЦВЕТЕНИЯ C и ЛОКУСА ЦВЕТЕНИЯ T с помощью 2 компонентов репрессивного комплекса Arabidopsis Polycomb» . ПЛОС ОДИН . 3 (10): е3404. Бибкод : 2008PLoSO...3.3404J . дои : 10.1371/journal.pone.0003404 . ПМК 2561057 . ПМИД 18852898 .

[pmid10716723-12] Шелдон CC, Роуз Д.Т., Финнеган Э.Дж., Пикок У.Дж., Деннис Э.С. (март 2000 г.). «Молекулярные основы яровизации: центральная роль ЛОКУСА ЦВЕТЕНИЯ C (FLC)» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 97 (7): 3753–8. дои : 10.1073/pnas.060023597 . ПМК 16312 . ПМИД 10716723 .

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]