Белок гетерохроматина 1
| гомолог хромобокса 5 | |||
|---|---|---|---|
| Идентификаторы | |||
| Символ | CBX5 | ||
| Альт. символы | HP1-альфа | ||
| ген NCBI | 23468 | ||
| HGNC | 1555 | ||
| МОЙ БОГ | 604478 | ||
| RefSeq | НМ_012117 | ||
| ЮниПрот | P45973 | ||
| Другие данные | |||
| Локус | Хр. 12 q13.13 | ||
| |||
| гомолог хромобокса 1 | |||
|---|---|---|---|
| Идентификаторы | |||
| Символ | CBX1 | ||
| Альт. символы | HP1-бета | ||
| ген NCBI | 10951 | ||
| HGNC | 1551 | ||
| МОЙ БОГ | 604511 | ||
| RefSeq | НМ_006807 | ||
| ЮниПрот | P83916 | ||
| Другие данные | |||
| Локус | Хр. 17 д21.32 | ||
| |||
| гомолог хромобокса 3 | |||
|---|---|---|---|
| Идентификаторы | |||
| Символ | CBX3 | ||
| Альт. символы | Диапазон HP1 | ||
| ген NCBI | 11335 | ||
| HGNC | 1553 | ||
| МОЙ БОГ | 604477 | ||
| RefSeq | НМ_007276 | ||
| ЮниПрот | Q13185 | ||
| Другие данные | |||
| Локус | Хр. 7 п21-15 | ||
| |||
Семейство белка гетерохроматина 1 ( HP1 ) («Chromobox Homolog», CBX) состоит из высококонсервативных белков , выполняющих важные функции в ядре клетки . Эти функции включают репрессию генов путем образования гетерохроматина , активацию транскрипции , регуляцию связывания комплексов сцепления с центромерами, секвестрацию генов на ядерной периферии, арест транскрипции, поддержание целостности гетерохроматина, репрессию генов на уровне одиночной нуклеосомы, репрессию генов путем гетерохроматизации эухроматин и репарация ДНК . HP1 Белки являются фундаментальными единицами упаковки гетерохроматина , которые сосредоточены в центромерах и теломерах почти всех эукариотических хромосом , за заметным исключением почкующихся дрожжей , в которых дрожжевой специфичный комплекс молчания белков SIR (регулятор молчащей информации) выполняет аналогичную функцию. Члены семейства HP1 характеризуются N-концевым хромодоменом и C-концевым хромотеневым доменом, разделенными шарнирной областью. HP1 также обнаружен в некоторых эухроматических сайтах, где его связывание может коррелировать либо с репрессия генов или активация генов. HP1 был первоначально обнаружен Тараппелом Джеймсом и Сарой Элгин в 1986 году как фактор явления, известного как пестрота эффекта положения у Drosophila melanogaster . [1] [2]
Паралоги и ортологи
[ редактировать ]три разных паралога У Drosophila melanogaster обнаружены HP1: HP1a, HP1b и HP1c. Впоследствии ортологи HP1 были обнаружены также у S. pombe (Swi6), Xenopus (Xhp1α и Xhp1γ), курицы (CHCB1, CHCB2 и CHCB3), Tetrahymena (Pdd1p) и многих других многоклеточных животных. У млекопитающих [3] существует три паралога : HP1α , HP1β и HP1γ . У Arabidopsis thaliana (растения) есть один структурный гомолог: белок гетерохроматина 1 (LHP1), также известный как терминальный цветок 2 (TFL2). [4]
HP1β у млекопитающих
[ редактировать ]HP1β взаимодействует с гистон-метилтрансферазой (HMTase) Suv(3-9)h1 и является компонентом как перицентрического, так и теломерного гетерохроматина . [5] [6] [7] HP1β является дозозависимым модификатором молчания, индуцированного перицентрическим гетерохроматином. [8] и замалчивание, как полагают, включает динамическую ассоциацию хромодомена HP1β с триметилированным гистоном H3 K9me3. Связывание K9me3-модифицированного N-концевого хвоста H3 с хромодоменом является определяющей особенностью белков HP1.
Взаимодействующие белки
[ редактировать ]HP1 взаимодействует со многими другими белками/молекулами (помимо H3K9me3), выполняющими различные клеточные функции у разных организмов. Некоторыми из этих взаимодействующих с HP1 партнеров являются: гистон H1 , гистон H3 , гистон H4 , гистон-метилтрансфераза , ДНК-метилтрансфераза , метил-CpG-связывающий белок MeCP2 и комплекса распознавания происхождения . белок ORC2 [9] [10] [11]
Связывающая близость и сотрудничество
[ редактировать ]HP1 имеет универсальную структуру, состоящую из трех основных компонентов; хромодомен, хромотеневой домен и шарнирный домен. [12] Хромодомен отвечает за специфическое сродство связывания HP1 с гистоном H3 при триметилировании по 9-му остатку лизина. [13] Сродство связывания HP1 с нуклеосомами, содержащими гистон Н3, метилированный по лизину К9, значительно выше, чем к нуклеосомам с неметилированным лизином К9. HP1 связывает нуклеосомы как димер и в принципе может образовывать мультимерные комплексы. Некоторые исследования интерпретировали связывание HP1 с точки зрения кооперативного связывания ближайших соседей . Однако анализ имеющихся данных о связывании HP1 с нуклеосомными массивами in vitro показывает, что экспериментальные изотермы связывания HP1 могут быть объяснены простой моделью без кооперативных взаимодействий между соседними димерами HP1. [14] Тем не менее, благоприятные взаимодействия между ближайшими соседями HP1 приводят к ограниченному распространению HP1 и его меток по нуклеосомной цепи in vivo . [15] [16]
Сродство связывания хромодомена HP1 также участвует в регуляции альтернативного сплайсинга . [17] HP1 может действовать как энхансер и сайленсер сплайсинга альтернативных экзонов. Точная роль, которую он играет в регуляции, варьируется в зависимости от гена и зависит от характера метилирования в теле гена. [17] У людей роль HP1 в сплайсинге была охарактеризована для альтернативного сплайсинга экзона EDA гена фибронектина . В этом пути HP1 действует как белок-медиатор для репрессии альтернативного сплайсинга экзона EDA. [18] Когда хроматин в теле гена не метилирован, HP1 не связывается и экзон EDA транскрибируется. Когда хроматин метилирован, HP1 связывается с хроматином и рекрутирует фактор сплайсинга SRSF3 , который связывает HP1 и сшивает экзон EDA со зрелым транскриптом. [17] [18] В этом механизме HP1 распознает метилированный хроматин H3K9me3 и рекрутирует фактор сплайсинга для альтернативного сплайсинга мРНК, тем самым исключая экзон EDA из зрелого транскрипта.
Роль в восстановлении ДНК
[ редактировать ]Все изоформы HP1 (HP1-альфа, HP1-бета и HP1-гамма) рекрутируются в ДНК в местах повреждений, вызванных УФ-излучением, при окислительных повреждениях и разрывах ДНК. [19] Изоформы белка HP1 необходимы для восстановления ДНК этих повреждений. [20] Присутствие изоформ белка HP1 при повреждениях ДНК способствует привлечению других белков, участвующих в последующих путях восстановления ДНК. [20] Рекрутирование изоформ HP1 для повреждения ДНК происходит быстро: с половиной максимального рекрутирования (t 1/2 ) к 180 секундам в ответ на УФ-повреждение и к 1/2 от 85 секунд в ответ на двухцепочечные разрывы. [21] Это немного медленнее, чем рекрутирование самых ранних белков, рекрутируемых в места повреждения ДНК, хотя рекрутирование HP1 по-прежнему является одним из самых ранних этапов восстановления ДНК. Другие более ранние белки могут рекрутироваться за 1/2 от 40 секунд при повреждении УФ-излучением и за 1/2 от примерно 1 секунды в ответ на двухцепочечные разрывы (см. Реакция на повреждение ДНК ). [ нужна ссылка ]
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Джеймс Т.К., Элгин SC (ноябрь 1986 г.). «Идентификация негистонового хромосомного белка, связанного с гетерохроматином у Drosophila melanogaster, и его гена» . Молекулярная и клеточная биология . 6 (11): 3862–72. дои : 10.1128/mcb.6.11.3862 . ПМК 367149 . ПМИД 3099166 .
- ^ Айсенберг Дж.К., Джеймс Т.К., Фостер-Хартнетт Д.М., Хартнетт Т., Нган В., Элгин С.С. (декабрь 1990 г.). «Мутация гетерохроматин-специфического хромосомного белка связана с подавлением позиционно-эффектной пестролистности у Drosophila melanogaster» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 87 (24): 9923–7. Бибкод : 1990PNAS...87.9923E . дои : 10.1073/pnas.87.24.9923 . ПМК 55286 . ПМИД 2124708 .
- ^ Сингх П.Б., Миллер Дж.Р., Пирс Дж., Котари Р., Бертон Р.Д., Паро Р. и др. (февраль 1991 г.). «Мотив последовательности, обнаруженный в белке гетерохроматина дрозофилы, консервативен у животных и растений» . Исследования нуклеиновых кислот . 19 (4): 789–94. дои : 10.1093/нар/19.4.789 . ПМК 333712 . ПМИД 1708124 .
- ^ Котаке Т., Такада С., Накахигаси К., Ото М., Гото К. (июнь 2003 г.). «Ген TERMINAL FLOWER 2 арабидопсиса кодирует гомолог белка 1 гетерохроматина и подавляет как ЦВЕТУЩИЙ ЛОКУСТ T, чтобы регулировать время цветения, так и несколько цветочных гомеозисных генов» . Физиология растений и клеток . 44 (6): 555–64. дои : 10.1093/pcp/pcg091 . ПМИД 12826620 .
- ^ Агаард Л., Лайбле Г., Селенко П., Шмид М., Дорн Р., Шотта Г. и др. (апрель 1999 г.). «Функциональные гомологи млекопитающих модификатора PEV Su(var)3-9 Drosophila кодируют белки, ассоциированные с центромерами, которые образуют комплекс с компонентом гетерохроматина M31» . Журнал ЭМБО . 18 (7): 1923–38. дои : 10.1093/emboj/18.7.1923 . ПМЦ 1171278 . ПМИД 10202156 .
- ^ Реггетт К.А., Хилл Ф., Джеймс П.С., Хатчингс А., Батчер Г.В., Сингх П.Б. (1994). «Гомолог белка 1 гетерохроматина дрозофилы (HP1) млекопитающих является компонентом конститутивного гетерохроматина». Цитогенетика и клеточная генетика . 66 (2): 99–103. дои : 10.1159/000133676 . ПМИД 8287692 .
- ^ Шарма Г.Г., Хван К.К., Пандита Р.К., Гупта А., Дхар С., Паренто Дж. и др. (ноябрь 2003 г.). «Изоформы белка 1 человеческого гетерохроматина HP1(Hsalpha) и HP1(Hsbeta) мешают взаимодействиям hTERT-теломеры и коррелируют с изменениями в росте клеток и реакцией на ионизирующее излучение» . Молекулярная и клеточная биология . 23 (22): 8363–76. дои : 10.1128/MCB.23.22.8363-8376.2003 . ПМК 262350 . ПМИД 14585993 .
- ^ Фестенштейн Р., Шарги-Намини С., Фокс М., Родерик К., Толайни М., Нортон Т. и др. (декабрь 1999 г.). «Белок 1 гетерохроматина модифицирует PEV млекопитающих в зависимости от дозы и хромосомного контекста». Природная генетика . 23 (4): 457–61. дои : 10.1038/70579 . ПМИД 10581035 . S2CID 35664478 .
- ^ Кумар А., Коно Х. (апрель 2020 г.). «Белок гетерохроматина 1 (HP1): взаимодействия с самим собой и компонентами хроматина» . Биофизические обзоры . 12 (2): 387–400. дои : 10.1007/s12551-020-00663-y . ПМЦ 7242596 . ПМИД 32144738 .
- ^ Прасант С.Г., Шен З., Прасант К.В., Стиллман Б. (август 2010 г.). «Комплекс распознавания человеческого происхождения необходим для связывания HP1 с хроматином и организации гетерохроматина» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 107 (34): 15093–8. Бибкод : 2010PNAS..10715093P . дои : 10.1073/pnas.1009945107 . ПМЦ 2930523 . ПМИД 20689044 .
- ^ Агарвал Н., Хардт Т., Бреро А., Новак Д., Ротбауэр У., Беккер А. и др. (август 2007 г.). «MeCP2 взаимодействует с HP1 и модулирует его ассоциацию с гетерохроматином во время миогенной дифференцировки» . Исследования нуклеиновых кислот . 35 (16): 5402–8. дои : 10.1093/nar/gkm599 . ПМК 2018631 . ПМИД 17698499 .
- ^ Вершуре П.Дж., ван дер Краан И., де Леув В., ван дер Флаг Дж., Карпентер А.Э., Белмонт А.С., ван Дрил Р. (июнь 2005 г.). «Нацеливание на HP1 in vivo вызывает крупномасштабную конденсацию хроматина и усиление метилирования лизина гистонов» . Молекулярная и клеточная биология . 25 (11): 4552–64. дои : 10.1128/mcb.25.11.4552-4564.2005 . ПМЦ 1140641 . ПМИД 15899859 .
- ^ Лахнер М., О'Кэрролл Д., Ри С., Мехтлер К., Дженувейн Т. (март 2001 г.). «Метилирование гистона H3 лизина 9 создает сайт связывания для белков HP1». Природа . 410 (6824): 116–20. Бибкод : 2001Natur.410..116L . дои : 10.1038/35065132 . ПМИД 11242053 . S2CID 4331863 .
- ^ Тейф В.Б., Кеппер Н., Исерентант К., Ведеманн Г., Риппе К. (февраль 2015 г.). «Сродство, стехиометрия и кооперативность связывания белка 1 гетерохроматина (HP1) с нуклеосомными массивами». Физический журнал: конденсированное вещество . 27 (6): 064110. arXiv : 1408.6184 . Бибкод : 2015JPCM...27f4110T . дои : 10.1088/0953-8984/27/6/064110 . ПМИД 25563825 . S2CID 1727121 .
- ^ Ходжес К., Крэбтри Г.Р. (август 2012 г.). «Динамика изначально связанных доменов модификации гистонов» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 109 (33): 13296–301. Бибкод : 2012PNAS..10913296H . дои : 10.1073/pnas.1211172109 . ПМК 3421184 . ПМИД 22847427 .
- ^ Хэтэуэй Н.А., Белл О., Ходжес С., Миллер Э.Л., Нил Д.С., Крэбтри Г.Р. (июнь 2012 г.). «Динамика и память гетерохроматина в живых клетках» . Клетка . 149 (7): 1447–60. дои : 10.1016/j.cell.2012.03.052 . ПМЦ 3422694 . ПМИД 22704655 .
- ^ Перейти обратно: а б с Йеарим А., Гельфман С., Шаевич Р., Мельцер С., Глайх О., Маллм Дж.П. и др. (февраль 2015 г.). «HP1 участвует в регулировании глобального воздействия метилирования ДНК на альтернативный сплайсинг» . Отчеты по ячейкам . 10 (7): 1122–34. дои : 10.1016/j.celrep.2015.01.038 . ПМИД 25704815 .
- ^ Перейти обратно: а б Муро А.Ф., Капути М., Париярат Р., Пагани Ф., Буратти Э., Баралле Ф.Е. (апрель 1999 г.). «Регуляция альтернативного сплайсинга экзонов фибронектина EDA: возможная роль вторичной структуры РНК для отображения энхансера» . Молекулярная и клеточная биология . 19 (4): 2657–71. дои : 10.1128/MCB.19.4.2657 . ПМЦ 84059 . ПМИД 10082532 .
- ^ Динан К., Луистербург MS (декабрь 2009 г.). «Новая роль HP1 в реакции на повреждение ДНК» . Молекулярная и клеточная биология . 29 (24): 6335–40. дои : 10.1128/MCB.01048-09 . ПМЦ 2786877 . ПМИД 19805510 .
- ^ Перейти обратно: а б Бартова Е, Малышкова Б, Комуркова Д, Легартова С, Суханкова Ю, Крейчи Ю, Козубек С (май 2017 г.). «Функция белка 1 гетерохроматина во время восстановления ДНК». Протоплазма . 254 (3): 1233–1240. дои : 10.1007/s00709-017-1090-3 . ПМИД 28236007 . S2CID 12094768 .
- ^ Луистербург М.С., Динант С., Ланс Х., Стап Дж., Верназ Э., Лагерверф С. и др. (май 2009 г.). «Белок 1 гетерохроматина участвует в различных типах повреждений ДНК» . Журнал клеточной биологии . 185 (4): 577–86. дои : 10.1083/jcb.200810035 . ПМК 2711568 . ПМИД 19451271 .
Дальнейшее чтение
[ редактировать ]- Сингх П.Б., Георгатос С.Д. (октябрь – декабрь 2002 г.). «HP1: факты, открытые вопросы и предположения». Журнал структурной биологии . 140 (1–3): 10–6. дои : 10.1016/S1047-8477(02)00536-1 . ПМИД 12490149 . Обзор