H3K36me

H3K36me представляет собой эпигенетическую модификацию белка, упаковывающего ДНК, гистона H3 , а именно монометилирование 36 -го остатка лизина белка гистона H3.

Существуют разнообразные модификации H3K36, такие как фосфорилирование, метилирование, ацетилирование и убиквитилирование, которые участвуют во многих важных биологических процессах. ^{[ 1 ]} Метилирование H3K36 особенно оказывает влияние на репрессию транскрипции, альтернативный сплайсинг, дозовую компенсацию, репликацию и репарацию ДНК, метилирование ДНК и передачу памяти об экспрессии генов от родителей потомству во время развития. ^{[ 1 ]}

Номенклатура

H3K36me2 указывает на диметилирование лизина : 36 на субъединице белка гистона H3 ^{[ 2 ]}

Сокр.	Значение
Н3	Семейство гистонов H3
К	стандартное сокращение для лизина
36	положение аминокислотного остатка (считая от N-конца)
мне	метильная группа
1	количество добавленных метильных групп

Метилирование лизина

На этой диаграмме показано прогрессивное метилирование остатка лизина. Монометилирование (второе слева) обозначает метилирование, присутствующее в H3K36me1.

Метилирование лизина — это добавление метильной группы к лизину белков-гистонов. ^{[ 3 ]} Это происходит с помощью гистон-лизин-метилтрансферазы (HMTase), которая использует S -аденозилметионин для специфического размещения метильной группы на остатках Lys или Arg гистонов. ^{[ 1 ]} На данный момент обнаружено только восемь специфических ферментов млекопитающих, которые могут метилировать H3K36 in vitro и/или in vivo, все из которых имеют идентичные каталитические домены SET, но разные предпочтения в отношении остатков Lys36 в разных состояниях метилирования. ^{[ 1 ]}

Модификации гистонов

Геномная ДНК эукариотических клеток обернута вокруг специальных белковых молекул, известных как гистоны . Комплексы, образующиеся в результате закольцовывания ДНК, известны как хроматин . Основной структурной единицей хроматина является нуклеосома , которая состоит из основного октамера гистонов ( H2A , H2B , H3 и H4 ), а также линкерного гистона и около 180 пар оснований ДНК, обернутых вокруг него. Эти коровые гистоны богаты остатками лизина и аргинина. Карбоксильный (С)-конец этих гистонов способствует взаимодействиям гистонов-гистонов, а также взаимодействиям гистонов с ДНК. Заряженные хвосты амино(N)-конца являются местом посттрансляционных модификаций, таких как та, которая наблюдается в H3K36me3. ^{[ 4 ]}^{[ 5 ]}

Эпигенетические последствия

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. ^{[ 6 ]} Текущее понимание и интерпретация гистонов основаны на двух крупномасштабных проектах: ENCODE и Epigenomic Roadmap. ^{[ 7 ]} Целью эпигеномного исследования было изучение эпигенетических изменений по всему геному. Это привело к состояниям хроматина, которые определяют геномные области путем группировки взаимодействий различных белков и/или модификаций гистонов вместе. Состояние хроматина исследовали в клетках дрозофилы путем изучения места связывания белков в геноме. Использование ChIP-секвенирования позволило выявить участки генома, характеризующиеся различной полосообразностью. ^{[ 8 ]} У дрозофилы также были профилированы различные стадии развития, акцент был сделан на актуальности модификаций гистонов. ^{[ 9 ]} Анализ полученных данных привел к определению состояний хроматина на основе модификаций гистонов. ^{[ 10 ]} Были картированы определенные модификации, и было замечено, что обогащение локализуется в определенных геномных регионах. Было обнаружено пять основных модификаций гистонов, каждая из которых связана с различными функциями клетки.

H3K4me3 - промоутеры
H3K4me1 - праймированные энхансеры
Тела гена H3K36me3
H3K27me3 — многосотовая репрессия
H3K9me3 - гетерохроматин

Геном человека был 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 аннотации позволяет глубже понять регуляцию генов, специфичных для клеток. ^{[ 11 ]}

Методы

Гистоновую метку H3K36me можно обнаружить разными способами:

хроматина Секвенирование иммунопреципитации ( 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. ^{[ 12 ]}
Секвенирование микрококковой нуклеазы (MNase-seq) используется для исследования областей, которые связаны удачно расположенными нуклеосомами. Для определения положения нуклеосом используют фермент микрококковой нуклеазы. Видно, что хорошо расположенные нуклеосомы имеют обогащение последовательностей. ^{[ 13 ]}
Анализ секвенирования доступного для транспозазы хроматина (ATAC-seq) используется для изучения областей, не содержащих нуклеосом (открытый хроматин). Он использует гиперактивный транспозон Tn5 для выделения локализации нуклеосом. ^{[ 14 ]}^{[ 15 ]}^{[ 16 ]}

См. также

Ссылки

^ Jump up to: ^а ^б ^с ^д Вагнер Э.Дж., Карпентер П.Б. (январь 2012 г.). «Понимание языка метилирования Lys36 гистона H3» . Обзоры природы. Молекулярно-клеточная биология . 13 (2): 115–26. дои : 10.1038/nrm3274 . ПМЦ 3969746 . ПМИД 22266761 .
^ Блейки, Калифорния, Литт, доктор медицины (30 ноября 2015 г.). «Глава 2 - Модификации гистонов - модели и механизмы». В Хуанг С., Литт, доктор медицинских наук, Блейки, Калифорния (ред.). Эпигенетическая экспрессия и регуляция генов . Лондон: Эльзевир/Академическая пресса. стр. 21–38. дои : 10.1016/B978-0-12-799958-6.00002-0 . ISBN 978-0-12-799958-6 .
^ Ван Цз, Лю Х (август 2019 г.). «Метилирование лизина регулирует заболевания нервной системы» . Нейропептиды . 76 : 101929. doi : 10.1016/j.npep.2019.04.004 . ПМИД 31076097 . S2CID 140312035 .
^ Рутенбург А.Дж., Ли Х., Патель DJ, Allis CD (декабрь 2007 г.). «Многовалентное взаимодействие модификаций хроматина с помощью связанных связывающих модулей» . Обзоры природы. Молекулярно-клеточная биология . 8 (12): 983–94. дои : 10.1038/nrm2298 . ПМЦ 4690530 . ПМИД 18037899 .
^ Кузаридес Т (февраль 2007 г.). «Модификации хроматина и их функции» . Клетка . 128 (4): 693–705. дои : 10.1016/j.cell.2007.02.005 . ПМИД 17320507 .
^ Дженувейн Т., Эллис, компакт-диск (август 2001 г.). «Перевод гистонового кода». Наука . 293 (5532): 1074–80. 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. и др. (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 .
^ Кундаже А., Меулеман В., Эрнст Дж., Биленки М., Йен А., Херави-Мусави А. 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 .
^ «Целогеномное IP-секвенирование хроматина (ChIP-Seq)» (PDF) . Иллюмина . Проверено 23 октября 2019 г.
^ "MAINE-Seq/Mnase-Seq" . иллюмина . Проверено 23 октября 2019 г.
^ Буэнростро Дж.Д., Ву Б., Чанг Х.И., Гринлиф У.Дж. (январь 2015 г.). «ATAC-seq: метод анализа доступности хроматина по всему геному» . Современные протоколы молекулярной биологии . 109 (1): 21.29.1–21.29.9. дои : 10.1002/0471142727.mb2129s109 . ПМЦ 4374986 . ПМИД 25559105 .
^ Шеп А.Н., Буэнростро Дж.Д., Денни С.К., Шварц К., Шерлок Дж., Гринлиф У.Дж. (ноябрь 2015 г.). «Структурированные нуклеосомные отпечатки пальцев позволяют картировать архитектуру хроматина в регуляторных регионах с высоким разрешением» . Геномные исследования . 25 (11): 1757–70. дои : 10.1101/гр.192294.115 . ПМК 4617971 . ПМИД 26314830 .
^ Сонг Л., Кроуфорд Дж. Э. (февраль 2010 г.). «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 . ПМЦ 3627383 . ПМИД 20150147 .

[:0-1] Jump up to: ^а ^б ^с ^д Вагнер Э.Дж., Карпентер П.Б. (январь 2012 г.). «Понимание языка метилирования Lys36 гистона H3» . Обзоры природы. Молекулярно-клеточная биология . 13 (2): 115–26. дои : 10.1038/nrm3274 . ПМЦ 3969746 . ПМИД 22266761 .

[2] Блейки, Калифорния, Литт, доктор медицины (30 ноября 2015 г.). «Глава 2 - Модификации гистонов - модели и механизмы». В Хуанг С., Литт, доктор медицинских наук, Блейки, Калифорния (ред.). Эпигенетическая экспрессия и регуляция генов . Лондон: Эльзевир/Академическая пресса. стр. 21–38. дои : 10.1016/B978-0-12-799958-6.00002-0 . ISBN 978-0-12-799958-6 .

[:1-3] Ван Цз, Лю Х (август 2019 г.). «Метилирование лизина регулирует заболевания нервной системы» . Нейропептиды . 76 : 101929. doi : 10.1016/j.npep.2019.04.004 . ПМИД 31076097 . S2CID 140312035 .

[4] Рутенбург А.Дж., Ли Х., Патель DJ, Allis CD (декабрь 2007 г.). «Многовалентное взаимодействие модификаций хроматина с помощью связанных связывающих модулей» . Обзоры природы. Молекулярно-клеточная биология . 8 (12): 983–94. дои : 10.1038/nrm2298 . ПМЦ 4690530 . ПМИД 18037899 .

[5] Кузаридес Т (февраль 2007 г.). «Модификации хроматина и их функции» . Клетка . 128 (4): 693–705. дои : 10.1016/j.cell.2007.02.005 . ПМИД 17320507 .

[6] Дженувейн Т., Эллис, компакт-диск (август 2001 г.). «Перевод гистонового кода». Наука . 293 (5532): 1074–80. дои : 10.1126/science.1063127 . ПМИД 11498575 . S2CID 1883924 .

[7] 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 .

[8] Филион Г.Дж., ван Беммель Дж.Г., Брауншвейг Ю., Талхаут В., Кинд Дж., Уорд Л.Д. и др. (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 .

[9] 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 .

[10] 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 .

[11] Кундаже А., Меулеман В., Эрнст Дж., Биленки М., Йен А., Херави-Мусави А. 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 .

[12] «Целогеномное IP-секвенирование хроматина (ChIP-Seq)» (PDF) . Иллюмина . Проверено 23 октября 2019 г.

[13] "MAINE-Seq/Mnase-Seq" . иллюмина . Проверено 23 октября 2019 г.

[14] Буэнростро Дж.Д., Ву Б., Чанг Х.И., Гринлиф У.Дж. (январь 2015 г.). «ATAC-seq: метод анализа доступности хроматина по всему геному» . Современные протоколы молекулярной биологии . 109 (1): 21.29.1–21.29.9. дои : 10.1002/0471142727.mb2129s109 . ПМЦ 4374986 . ПМИД 25559105 .

[15] Шеп А.Н., Буэнростро Дж.Д., Денни С.К., Шварц К., Шерлок Дж., Гринлиф У.Дж. (ноябрь 2015 г.). «Структурированные нуклеосомные отпечатки пальцев позволяют картировать архитектуру хроматина в регуляторных регионах с высоким разрешением» . Геномные исследования . 25 (11): 1757–70. дои : 10.1101/гр.192294.115 . ПМК 4617971 . ПМИД 26314830 .

[16] Сонг Л., Кроуфорд Дж. Э. (февраль 2010 г.). «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 . ПМЦ 3627383 . ПМИД 20150147 .

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]

[ 7 ]

[ 8 ]

[ 9 ]

[ 10 ]

[ 11 ]

[ 12 ]

[ 13 ]

[ 14 ]

[ 15 ]

[ 16 ]