Jump to content

СИР-белки

(Перенаправлено с белка SIR )

Белки «тихого информационного регулятора » ( SIR ) участвуют в регуляции экспрессии генов. Белки SIR организуют гетерохроматин вблизи теломер . [1] рибосомальная ДНК (рДНК) , [2] и в молчащих локусах, включая локусы скрытого типа спаривания у дрожжей. [3] [4] Семейство генов SIR кодирует каталитические и некаталитические белки, которые участвуют в деацетилировании хвостов гистонов и последующей конденсации хроматина вокруг белкового каркаса SIR. [5] Некоторые члены семейства SIR сохранились от дрожжей до человека.

Белки SIR были идентифицированы во многих скринингах и исторически были известны как SIR. [3] ( бесшумный информационный регулятор ) MAR , [6] ( ответного типа регулятор ), STE [7] ( стерильный ), ШМТ [8] ( изменение типа спаривания или ) SSP [9] ( стерильный ) , супрессор . идентификации согласно которому экран привел к их В конечном счете, название SIR имело наибольшую живучесть, поскольку оно наиболее точно описывает функцию кодируемых белков. [ нужна ссылка ]

Один из первых скринингов дрожжей для идентификации генов SIR был проведен Анитой Хоппер и Бенджамином Холлом, которые с помощью мутагенеза провели скрининг на аллели, которые позволяют споруляцию в гетероталличном α/α с дефицитом споруляции ( ho/ho MATα/MATα ). Их скрининг выявил мутацию в новом гене, который не был связан с HO , что позволило α/α-диплоиду образовывать споры, как если бы это был α/a-диплоид, и сделал вывод, что мутация повлияла на изменение типа спаривания HO . независимый механизм. [8] Позже было обнаружено, что аллель CMT, идентифицированная Хоппером и Холлом, не вызывает конверсию типа спаривания в локусе MAT, а скорее позволяет экспрессировать гены загадочного типа спаривания, которые молчат у дрожжей дикого типа. [4] В своей статье, разъясняющей механизм мутации CMT, Хабер и признают вклад Амара Клара , который представил свои мутантные штаммы MAR, которые имели сходные свойства с мутантами CMT, на совещании по генетике дрожжей в лаборатории Колд-Спринг-Харбор , что побудило Хабера рассмотреть возможность гипотеза о том, что мутанты cmt могут действовать, подавляя молчаливую информацию. [10]

В том же году, когда Хабер и продемонстрировали, что мутант cmt восстанавливает споруляцию путем дерепрессии скрытых локусов типа спаривания, две другие группы опубликовали результаты скрининга генов, участвующих в регуляции кассет молчащего типа спаривания. [6] Первое исследование, проведенное Амаром Кларом, Сеймуром Фогелем и Кэти Маклеод, выявило мутацию в спонтанном диплоиде a/a, из-за которой продукты споруляции стали гаплоидами с очевидным диплоидным фенотипом, что определялось по способности к спариванию. [6] Авторы пришли к выводу, что мутация вызвала дерепрессию недавно признанных молчащих локусов типов спаривания HMa и HMα, что позволило бы а/а-диплоиду образовывать споры и заставило бы гаплоидных сегрегантов, наследующих мутантный аллель, вести себя как а/α-диплоиды. несмотря на то, что он гаплоидный. [6] Авторы назвали мутацию MAR из-за ее очевидной роли в регуляции типа спаривания, смогли картировать мутацию на хромосоме IV и определили, что она расположена на расстоянии 27,3 см от обычно используемого маркера trp1 . [6]

Несколько месяцев спустя Джаспер Райн и Айра Херсковиц опубликовали результаты другого исследования генов, влияющих на способность дрожжей к спариванию , и в конечном итоге открыли семейство генов, которое они назвали SIR — название, которое до сих пор остается в современном языке. [3] В отличие от Klar et al. В ходе скрининга, который идентифицировал мутанта по его неспособности к спариванию, Райн и Херсковиц применили более целенаправленный подход к обнаружению факторов, ответственных за замалчивание типа спаривания. В частности, Райн и Херсковиц пришли к выводу, что гаплоидная дрожжевая клетка с рецессивной мутацией в matα1 может быть комплементирована, если молчащая копия MATα будет дерепрессирована. Начав с гаплоидного штамма ho matα1 , Райн и Херсковиц провели скрининг мутантов, возникших в результате мутагенеза, и идентифицировали пять мутантов, которые восстанавливали фенотип MATα в клетках matα, но не были связаны с локусом MAT и не вызывали конверсию генов между локусом HMα и matα. . [3] Они полагали, что эти мутанты особенно не способны подавлять гены загадочного типа спаривания.

В конце концов, все мутанты, возникшие в результате оригинального скрининга Хоппера и Холла, а также более позднего скрининга Райна и Херсковица и Клара и др. экран были охарактеризованы и картированы, и было показано, что гены, вызывающие заболевание, были теми же самыми. [11] Фактически, гены, которые сейчас называются SIR1-4, когда-то назывались MAR, CMT или STE в соответствии с скринингом, идентифицировавшим мутанты.

Хотя Клар, Хартвелл и Хоппер выявили мутации в генах SIR и присвоили этим генам другие названия до того, как Райн провел свой скрининг, название SIR в конечном итоге было принято, потому что Райн в конечном итоге определил наиболее полный набор функционально связанных генов (SIR1-4), а также потому, что работа Райна и Герсковица наиболее точно описала функцию генов семейства SIR. [11] Позже было показано, что у дрожжей и высших организмов белки SIR важны для регуляции транскрипции многих доменов хроматина.

Молекулярный механизм

[ редактировать ]

У почкующихся дрожжей белки SIR обнаруживаются в локусах молчащего типа спаривания, теломерах и локусе рДНК. В локусах молчащего типа спаривания и на теломерах белки SIR участвуют в подавлении транскрипции генов в пределах своего домена локализации. Считается, что в локусе рДНК белки SIR в первую очередь важны для подавления рекомбинации между повторами рДНК, а не для подавления транскрипции. [12]

Транскрипционное молчание у почкующихся дрожжей

[ редактировать ]

При подавлении транскрипции SIR2,3,4 необходимы в стехиометрических количествах для подавления специфичных хромосомных областей. У дрожжей белки SIR связываются с сайтами на хвостах нуклеосом и образуют мультимерное соединение SIR2,3,4, которое конденсирует хроматин и, как полагают, физически закупоривает промоторы в молчащем интервале, предотвращая их взаимодействие с аппаратом транскрипции. [12] Создание SIR-репрессированных доменов гетерохроматина представляет собой сложный процесс, в котором участвуют различные подмножества белков и регуляторных белков в зависимости от локуса в геноме. [12] локусах молчащего типа спаривания и в теломерах дрожжей факторы транскрипции Abf1 ( RS ) A фактор связывания и Rap1 ( белок -репрессор - активатор В ) связываются со специфическими нуклеотидными последовательностями в сайленсерах, фланкирующих гетерохроматические области. [13] Rap1 содержит домен, связывающий Sir3, который привлекает SIR3 к сайленсерам. [14] Попав в сайленсеры, Sir3 рекрутирует димеры Sir4-Sir2 в сайт нуклеации хроматина. Затем Sir2 деацетилирует хвосты гистонов H3 и H4, а свободный Sir3 связывает теперь деацетилированные остатки лизина H4K16,79 и рекрутирует дополнительные димеры Sir4-Sir2, чтобы способствовать дальнейшему распространению гетерохроматинового домена. [12]

Как только он распространяется и охватывает геномный локус, SIR2,3,4 эффективно предотвращает транскрипцию из региона, который он занимает, в процессе, который, как полагают, зависит от физической окклюзии ДНК белками SIR. Недавно было показано, что определенные промоторы способны направлять транскрипцию внутри областей, которые в противном случае подавляются белками SIR. [15] В частности, если индуцибельный промотор индуцируется внутри молчащего домена хроматина, он может достичь примерно 200-кратного увеличения уровня экспрессии с небольшими обнаруживаемыми изменениями в модификациях ковалентных гистонов . [15]

Считается, что распространение SIR происходит линейно от элемента глушителя.

Роли и взаимодействия между белками SIR

[ редактировать ]

SIR2 представляет собой НАД-зависимую лизиндеацетилазу. [12] Это был первый обнаруженный член семейства белков сиртуинов, и он высококонсервативен, его гомологи обнаружены в самых разных организмах, от человека до бактерий. [16] и археи. [12] Он взаимодействует с различными белковыми субстратами, но не проявляет сильного сродства к ДНК, хроматину или другим факторам, связывающим сайленсеры. [12] Вместо этого он полагается на другие белки SIR, чтобы найти подходящую мишень для молчания. [12]

В белковом комплексе SIR SIR2 удаляет ацетильные группы лизина на хвостах гистонов H3 и H4. [17] «праймирование» нуклеосомы для упаковки хроматина компонентом комплекса SIR3. [18]

Стабилизация рДНК у почкующихся дрожжей
[ редактировать ]

Помимо своей канонической роли в комплексе SIR, SIR2 также играет роль в репрессии рДНК. [19] В рамках механизма регуляции клетки повторы рДНК вырезаются из хромосомы, поэтому они не могут экспрессироваться. SIR2 образует комплекс с NET1 (ядерным белком) и CDC14 (фосфатазой), образуя регулятор ядрышкового молчания и телофазный (RENT) комплекс. [19] Комплекс RENT секвестрирует рДНК во «внехромосомных кругах», предотвращая рекомбинацию. Накопление этих кругов связано с преждевременным старением. [12] Сиртуин 2 (SIRT2) , человеческий аналог SIR2, также связан с возрастными заболеваниями. [16]

SIR3 в основном участвует в распространении гетерохроматина, подавляющей активности белкового комплекса SIR. [12] При сверхэкспрессии SIR3 приводит к распространению за пределы нормального места зародышеобразования. [12] SIR3 может продолжать работать на очень низких уровнях SIR2 и SIR4, но не без них. [17] [18] Он преимущественно связывается с немодифицированными нуклеосомами (без ацетилирования по H4K16 или метилирования по H3K79) и полагается на деацетилирование H4K16 с помощью SIR2 для усиления молчания. [18] Метилирование H3K79 с помощью метилтрансферазы DOT1 ингибирует SIR3, что приводит к образованию незаглушенной области хроматина. [17] [18] SIR3 рекрутируется в целевую последовательность с помощью факторов транскрипции RAP1 или ABF1. [12] [17]

Годимер SIR2 (зеленый) в комплексе с доменом SIR4 (фиолетовый), взаимодействующим с SIR2 (SID; желтый) [20]

SIR4 участвует в создании каркаса для сборки молчащего хроматина. [12] [19] Он связывается с ДНК с высоким сродством, но низкой специфичностью. [19] Он наиболее стабилен при совместной экспрессии с SIR2, но ни SIR2, ни SIR3 не требуются для его работы на теломерах. [12] Каждая половина белка SIR4 несет различную ответственность за распространение гетерохроматина. SIR4 N-конец необходим для молчания теломер, но не для молчания гомоталлического типа спаривания (HM). [12] И наоборот, его C-конец поддерживает HM, но не репрессию теломер. [12] N-конец заряжен положительно и может быть привлечен к сайту теломерной репрессии с помощью SIR1 и YKU80. [12] С-конец содержит спирально-спиральную область, которая взаимодействует с SIR3 в гетеротримерном комплексе SIR, а также может взаимодействовать с RAP1 и YKU70 для рекрутирования в теломерную область хромосомы. [17] С-конец также содержит домен, взаимодействующий с SIR2 (SID), где SIR4 может связываться с расширенным N-концом SIR2. [12] SIR2 может катализировать реакции, не связываясь с SIR4, но каталитическая активность SIR2 усиливается при взаимодействии с SIR4. [12]

Сохранение

[ редактировать ]

Белки SIR консервативны от дрожжей до человека и дали свое название классу деацетилаз гистонов млекопитающих ( сиртуины , гомологи Sir2). Сиртуины вовлечены в множество человеческих особенностей, включая болезнь Альцгеймера и диабет, и, как предполагается, регулируют продолжительность жизни. [16]

См. также

[ редактировать ]
  1. ^ Палладино Ф., Ларош Т., Гилсон Э., Аксельрод А., Пиллус Л., Гассер С.М. (ноябрь 1993 г.). «Белки SIR3 и SIR4 необходимы для позиционирования и целостности теломер дрожжей». Клетка . 75 (3): 543–555. дои : 10.1016/0092-8674(93)90388-7 . ПМИД   8221893 . S2CID   21469566 .
  2. ^ Смит Дж.С., Буке Дж.Д. (январь 1997 г.). «Необычная форма подавления транскрипции в рибосомальной ДНК дрожжей» . Гены и развитие . 11 (2): 241–254. дои : 10.1101/gad.11.2.241 . ПМИД   9009206 .
  3. ^ Перейти обратно: а б с д Райн Дж., Стратерн Дж.Н., Хикс Дж.Б., Херсковиц I (декабрь 1979 г.). «Супрессор мутаций локуса типа спаривания у Saccharomyces cerevisiae: доказательства и идентификация загадочных локусов типа спаривания» . Генетика . 93 (4): 877–901. дои : 10.1093/генетика/93.4.877 . ПМЦ   1214119 . ПМИД   397913 .
  4. ^ Перейти обратно: а б Хабер Дж. Э., Джордж Дж. П. (сентябрь 1979 г.). «Мутация, которая позволяет экспрессировать обычно молчащие копии информации о типе спаривания у Saccharomyces cerevisiae» . Генетика . 93 (1): 13–35. дои : 10.1093/генетика/93.1.13 . ПМК   1217820 . ПМИД   16118901 .
  5. ^ Тертл Д.М., Райн Дж. (февраль 2014 г.). «Молекулярная топография молчащего хроматина у Saccharomyces cerevisiae» . Гены и развитие . 28 (3): 245–258. дои : 10.1101/gad.230532.113 . ПМЦ   3923967 . ПМИД   24493645 .
  6. ^ Перейти обратно: а б с д и Клар А.Дж., Фогель С., Маклауд К. (сентябрь 1979 г.). «MAR1-регулятор локусов HMa и HMalpha в SACCHAROMYCES CEREVISIAE» . Генетика . 93 (1): 37–50. дои : 10.1093/генетика/93.1.37 . ПМЦ   1217836 . ПМИД   17248968 .
  7. ^ Хартвелл Л.Х. (июнь 1980 г.). «Мутанты Saccharomyces cerevisiae, не реагирующие на контроль деления клеток гормоном спаривания полипептида» . Журнал клеточной биологии . 85 (3): 811–822. дои : 10.1083/jcb.85.3.811 . ПМК   2111434 . ПМИД   6993497 .
  8. ^ Перейти обратно: а б Хоппер А.К., Холл Б.Д. (май 1975 г.). «Мутация гетероталличного штамма в гомоталлизм» . Генетика . 80 (1): 77–85. дои : 10.1093/генетика/80.1.77 . ПМЦ   1213321 . ПМИД   1093938 .
  9. ^ Хикс Дж. Б. (1975). Взаимная конверсия типов спаривания у дрожжей (кандидатская диссертация). Университет Орегона. OCLC   276853119 . [ нужна страница ]
  10. ^ Клар Эй Джей (октябрь 2010 г.). «Механизм переключения типа спаривания дрожжей: мемуары» . Генетика . 186 (2): 443–449. дои : 10.1534/genetics.110.122531 . ПМЦ   2942867 . ПМИД   20940334 .
  11. ^ Перейти обратно: а б Айви Дж. М., Хикс Дж. Б., Клар А. Дж. (декабрь 1985 г.). «Карта положений дрожжевых генов SIR1, SIR3 и SIR4» . Генетика . 111 (4): 735–744. дои : 10.1093/генетика/111.4.735 . ПМК   1202668 . ПМИД   3905505 .
  12. ^ Перейти обратно: а б с д и ж г час я дж к л м н тот п д р с Куенг С., Оппикофер М., Гассер С.М. (2013). «Белки SIR и сборка молчащего хроматина у почкующихся дрожжей». Ежегодный обзор генетики . 47 : 275–306. doi : 10.1146/annurev-genet-021313-173730 . ПМИД   24016189 .
  13. ^ МакНелли Ф.Дж., Райн Дж. (ноябрь 1991 г.). «Синтетический глушитель опосредует SIR-зависимые функции у Saccharomyces cerevisiae» . Молекулярная и клеточная биология . 11 (11): 5648–5659. дои : 10.1128/mcb.11.11.5648 . ПМК   361936 . ПМИД   1922068 .
  14. ^ Моретти П., Фриман К., Кудли Л., Шор Д. (октябрь 1994 г.). «Доказательства того, что комплекс белков SIR взаимодействует с сайленсером и белком, связывающим теломеры, RAP1» . Гены и развитие . 8 (19): 2257–2269. дои : 10.1101/gad.8.19.2257 . ПМИД   7958893 .
  15. ^ Перейти обратно: а б Чжан Х., Гао Л., Анандхакумар Дж., Гросс Д.С. (апрель 2014 г.). «Развязка транскрипции от ковалентной модификации гистонов» . ПЛОС Генетика . 10 (4): e1004202. дои : 10.1371/journal.pgen.1004202 . ПМЦ   3983032 . ПМИД   24722509 .
  16. ^ Перейти обратно: а б с Wu QJ, Zhang TN, Chen HH, Yu XF, Lv JL, Liu YY и др. (декабрь 2022 г.). «Сиртуиновая семья в здоровье и болезни» . Сигнальная трансдукция и таргетная терапия . 7 (1): 402. дои : 10.1038/s41392-022-01257-8 . ПМЦ   9797940 . ПМИД   36581622 .
  17. ^ Перейти обратно: а б с д и Ли К.С., Хабер Дж.Э. (апрель 2015 г.). Геллерт М., Крейг Н. (ред.). «Переключение генов типа спаривания у Saccharomyces cerevisiae». Микробиологический спектр . 3 (2): MDNA3–0013–2014. doi : 10.1128/microbiolspec.MDNA3-0013-2014 . ПМИД   26104712 .
  18. ^ Перейти обратно: а б с д Норрис А., Буке JD (январь 2010 г.). «Тихий информационный регулятор 3: Златовласка комплекса глушения» . Гены и развитие . 24 (2): 115–122. дои : 10.1101/gad.1865510 . ПМК   2807346 . ПМИД   20080949 .
  19. ^ Перейти обратно: а б с д Гартенберг М.Р., Смит Дж.С. (август 2016 г.). «Основы транскрипционно молчащего хроматина у Saccharomyces cerevisiae» . Генетика . 203 (4): 1563–1599. дои : 10.1534/genetics.112.145243 . ПМЦ   4981263 . ПМИД   27516616 .
  20. ^ Сюй ХК, Ван CL, Ван М, Ян Н, Чен З, Стернгланц Р, Сюй РМ (январь 2013 г.). «Структурная основа аллостерической стимуляции активности Sir2 путем связывания Sir4» . Гены и развитие . 27 (1): 64–73. дои : 10.1101/gad.208140.112 . ПМЦ   3553284 . ПМИД   23307867 .
Arc.Ask3.Ru: конец переведенного документа.
Arc.Ask3.Ru
Номер скриншота №: c3534efc61b29b8a585bfb2424a02d1c__1701554640
URL1:https://arc.ask3.ru/arc/aa/c3/1c/c3534efc61b29b8a585bfb2424a02d1c.html
Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1:
SIR proteins - 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.)