stringtranslate.com

Комплекс МЕЧТА

Партнер по димеризации, RB-подобный, E2F и многовульвовый класс B (DREAM) комплекс представляет собой белковый комплекс, отвечающий за регуляцию экспрессии генов, зависящей от клеточного цикла . [1] [2] Комплекс эволюционно консервативен, хотя некоторые его компоненты различаются от вида к виду. У людей ключевыми белками в комплексе являются RBL1 (p107) и RBL2 (p130), оба из которых являются гомологами RB (p105) и связывают репрессивные факторы транскрипции E2F E2F4 и E2F5 ; DP1 , DP2 и DP3, партнеры по димеризации E2F; и MuvB, который представляет собой комплекс LIN9 /37/52/54 и RBBP4 . [1]

Открытие

Гены, кодирующие комплекс MuvB, были первоначально идентифицированы в ходе исследований мутаций потери функции у C. elegans . При мутации эти гены производили червей с множественными органами, подобными вульве, отсюда и название «Muv». Было классифицировано три класса генов Muv, причем гены класса B кодировали гомологи млекопитающих RB, E2F и DP1, а также другие, такие как LIN-54, LIN-37, LIN-7 и LIN-52, функции которых еще не были поняты. [3] [4]

Исследования клеток фолликулов яичников Drosophila melanogaster выявили белковый комплекс, который связывался с многократно усиливающимися генами хориона. Комплекс включал гены, которые имели близкую гомологию с генами MuvB, такими как Mip130, Mip120 и Mip40. Эти гены Mip были идентифицированы как гомологи генов MuvB LIN9, LIN54 и LIN37 соответственно. [5] Дальнейшие исследования ядерных экстрактов эмбрионов мух подтвердили сосуществование этих белков с другими, такими как гомологи RB Rbf1 и Rbf2, и другими, такими как E2f и Dp. Таким образом, белковый комплекс был назван комплексом Drosophila RBF, E2f2 и Mip (dREAM). Нарушение комплекса dREAM посредством РНК-интерференции, вызывающей нокдаун компонентов комплекса dREAM, привело к более высокой экспрессии регулируемых E2f генов, которые обычно подавляются, что подразумевает роль dREAM в подавлении генов. [6] Позднее у Drosophila melanogaster был также обнаружен специфичный для семенников паралог комплекса Myb-MuvB/DREAM, известный как tMAC (специфичный для семенников комплекс мейотической остановки), который участвует в остановке мейоза. [7]

Белковый комплекс, аналогичный dREAM, впоследствии был идентифицирован в экстракте C. elegans, содержащем DP, RB и MuvB, и был назван DRM. Этот комплекс включал млекопитающие гомологи RB и DP, а также других членов комплекса MuvB. [8]

Комплекс млекопитающих DREAM был идентифицирован после иммунопреципитации p130 с масс-спектрометрическим анализом. Результаты показали, что p130 был связан с E2F4, E2F5, партнером по димеризации DP и LIN9, LIN54, LIN37, LIN52 и RBBP4, которые составляют комплекс MuvB. Иммунопреципитация факторов MuvB также выявила связь с BMYB. Последующая иммунопреципитация с BMYB дала все основные белки MuvB, но не других членов комплекса DREAM – p130, p107, E2F4/5 и DP. Это указывало на то, что MuvB ассоциировался с BMYB, образуя комплекс BMYB-MuvB или с p130/p107, E2F4/5 и DP, образуя комплекс DREAM. Комплекс DREAM был обнаружен преобладающим в покоящихся или голодающих клетках, а комплекс BMYB-MuvB был обнаружен в активно делящихся клетках, что указывает на отдельные функции этих двух комплексов. [9]

MuvB-подобные комплексы также были недавно обнаружены в Arabidoposis , которые включают ортологи E2F и MYB в сочетании с ортологами LIN9 и LIN54. [10] [11]

Функция

Основная функция комплекса DREAM заключается в подавлении экспрессии генов G1/S и G2/M во время покоя (G 0 ). Вход в клеточный цикл отделяет p130 от комплекса и приводит к последующему набору активирующих белков E2F. Это позволяет экспрессировать регулируемые E2F гены поздней фазы G1 и S. BMYB ( MYBL2 ), который подавляется комплексом DREAM во время G 0 , также может экспрессироваться в это время и связывается с MuvB во время фазы S для стимулирования экспрессии ключевых генов фазы G 2 / M, таких как CDK1 и CCNB1 . Затем FOXM1 рекрутируется в G 2 для дальнейшего стимулирования экспрессии генов (например, AURKA ). Во время поздней фазы S BMYB деградирует через CUL1 ( комплекс SCF ), в то время как FOXM1 деградирует во время митоза с помощью APC/C . [1] [12] Ближе к концу клеточного цикла комплекс DREAM повторно собирается DYRK1A для подавления генов G1/S и G2/M.

Комплекс DREAM млекопитающих в G0 и раннем G1

Г0

Во время покоя комплекс DREAM подавляет экспрессию генов G1/S и G2/M. В системах млекопитающих исследования иммунопреципитации хроматина (ChIP) показали, что компоненты DREAM обнаруживаются вместе в промоторах генов, которые достигают пика в фазе G1/S или G2/M . [9] С другой стороны, отмена комплекса DREAM привела к увеличению экспрессии регулируемых E2F генов, обычно подавляемых в фазе G0. [9] [13] В отличие от клеток млекопитающих, комплекс dREAM мух был обнаружен почти в одной трети всех промоторов, что может отражать более широкую роль dREAM в регуляции генов, например, в запрограммированной клеточной смерти нейронных клеток-предшественников. [14] [15]

Стыковка комплекса DREAM с промоторами достигается путем связывания LIN-54 с областями, известными как области гомологии генов клеточного цикла (CHR). Это специфическая последовательность нуклеотидов, которые обычно встречаются в промоторах генов, экспрессируемых во время поздней фазы S или фазы G2/M. Стыковка также может быть достигнута посредством связывания белков E2F с последовательностями, известными как сайты элементов, зависящих от клеточного цикла (CDE). Были обнаружены некоторые гены, зависящие от клеточного цикла, где и CHR, и CDE находятся в непосредственной близости друг от друга. Поскольку p130-E2F4 может образовывать стабильные ассоциации с комплексом MuvB, близость CHR к CDE предполагает, что сродство связывания комплекса DREAM с целевыми генами кооперативно улучшается за счет ассоциации с обоими сайтами связывания. [16]

Когда DREAM пристыкован к промотору, p130 связывается с LIN52, и эта ассоциация ингибирует связывание LIN52 с белками-модификаторами хроматина . [17] [18] Следовательно, в отличие от RB-E2F, комплекс DREAM вряд ли будет напрямую привлекать модификаторы хроматина для подавления экспрессии генов, хотя некоторые ассоциации были предложены. [19] [20] Комплекс DREAM может вместо этого подавлять экспрессию генов, влияя на позиционирование нуклеосом . Компактизированная ДНК в местах начала транскрипции ингибирует экспрессию генов, блокируя стыковку РНК-полимеразы . [21] Например, у червей потеря белка комплекса MuvB, LIN35, приводит к потере репрессивных гистоновых ассоциаций и высокой экспрессии генов, зависящих от клеточного цикла. Однако прямые доказательства связи между репрессивными гистонами и комплексом DREAM еще предстоит выяснить. [22]

Разборка комплекса DREAM млекопитающих в G1/S

Г1/С

Как и его аналог, RB-E2F, комплекс DREAM также подвержен влиянию схожих стимулов роста и последующей активности циклина-CDK. Увеличение активности циклина D-CDK4 и циклина E-CDK2 диссоциирует комплекс DREAM от промотора путем фосфорилирования p130. [18] Гиперфосфорилированный p130 впоследствии деградирует [23] [24] , а E2F4 экспортируется из ядра. [25] После того, как репрессивные E2F освобождаются, активирующие E2F связываются с промотором для повышения регуляции генов G1/S, которые способствуют синтезу ДНК и переходу клеточного цикла. [26] BMYB также повышает регуляцию в это время, который затем связывается с генами, которые достигают пика в фазе G2/M. [9] [27] [28] Связывание BMYB с генами позднего клеточного цикла зависит от его ассоциации с ядром MuvB для формирования комплекса BMYB-MuvB, который затем способен активировать гены в фазе G2/M. [12]

Поздний митоз

Ближе к концу митоза p130 и p107 дефосфорилируются из своего гиперфосфорилированного состояния фосфатазой PP2a . [29] [30] Ингибирование активности PP2a снижает связывание промотора некоторых белков комплекса DREAM в последующей фазе G1 и дерепрессию экспрессии генов. [31]

Было показано, что другие компоненты фосфорилируются для сборки комплекса DREAM. Из них фосфорилирование LIN52 по его остатку S28 является наиболее хорошо изученным. Замена этого серина на аланин привела к снижению связывания ядра MuvB с p130 и нарушению способности клеток входить в состояние покоя. Это указывает на то, что фосфорилирование LIN52 S28 необходимо для правильной ассоциации и функционирования комплекса DREAM посредством связывания с p130. Одним из известных регуляторов фосфорилирования остатка S28 является DYRK1A . Потеря этой киназы приводит к снижению фосфорилирования остатка S28 и ассоциации p130 с MuvB. [13] Также было обнаружено, что DYRK1A разрушает циклин D1, что увеличивает уровни p21 — оба из которых способствуют выходу из клеточного цикла. [32]

Было также показано, что комплекс DREAM регулирует цитокинез через GAS2L3. [33]

Терапия рака

Благодаря своей регуляторной роли в клеточном цикле, воздействие на комплекс DREAM может усилить эффективность противораковых препаратов, таких как иматиниб . [34] [35]

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ abc Садасивам, Субхашини; ДеКаприо, Джеймс А. (11 июля 2013 г.). «Комплекс DREAM: главный координатор экспрессии генов, зависящей от клеточного цикла». Nature Reviews Cancer . 13 (8): 585–595. doi :10.1038/nrc3556. PMC 3986830.  PMID 23842645  .
  2. ^ Фишер, М; Мюллер, ГА (декабрь 2017 г.). «Контроль транскрипции клеточного цикла: комплексы DREAM/MuvB и RB-E2F». Критические обзоры по биохимии и молекулярной биологии . 52 (6): 638–662. doi : 10.1080/10409238.2017.1360836 . PMID  28799433. S2CID  205695213.
  3. ^ Beitel, GJ; Lambie, EJ; Horvitz, HR (2000-08-22). «Ген C. elegans lin-9, который действует в пути, связанном с Rb, необходим для развития клеток оболочки гонад и кодирует новый белок». Gene . 254 (1–2): 253–63. doi :10.1016/s0378-1119(00)00296-1. PMID  10974557.
  4. ^ Thomas, JH; Ceol, CJ; Schwartz, HT; Horvitz, HR (май 2003 г.). «Новые гены, которые взаимодействуют с lin-35 Rb для негативной регуляции пути let-60 ras у Caenorhabditis elegans». Genetics . 164 (1): 135–51. doi :10.1093/genetics/164.1.135. PMC 1462563 . PMID  12750327. 
  5. ^ Beall, EL; Manak, JR; Zhou, S; Bell, M; Lipsick, JS; Botchan, MR (2002-12-19). "Роль белкового комплекса Drosophila Myb в сайт-специфической репликации ДНК". Nature . 420 (6917): 833–7. Bibcode :2002Natur.420..833B. doi :10.1038/nature01228. PMID  12490953. S2CID  4425307.
  6. ^ Korenjak, M; Taylor-Harding, B; Binné, UK; Satterlee, JS; Stevaux, O; Aasland, R; White-Cooper, H; Dyson, N; Brehm, A (2004-10-15). "Нативные комплексы E2F/RBF содержат белки, взаимодействующие с Myb, и подавляют транскрипцию целевых генов E2F, контролируемых развитием". Cell . 119 (2): 181–93. doi : 10.1016/j.cell.2004.09.034 . PMID  15479636. S2CID  17989678.
  7. ^ Beall, EL; Lewis, PW; Bell, M.; Rocha, M.; Jones, DL; Botchan, MR (15 апреля 2007 г.). «Открытие tMAC: специфичный для семенников Drosophila комплекс мейотической остановки, паралогичный Myb-Muv B». Genes & Development . 21 (8): 904–919. doi :10.1101/gad.1516607. PMC 1847709 . PMID  17403774. 
  8. ^ Harrison, MM; Ceol, CJ; Lu, X; Horvitz, HR (2006-11-07). "Некоторые синтетические белки мультивульвы класса B C. elegans кодируют консервативный комплекс, содержащий Rb LIN-35, отличный от комплекса, подобного NuRD". Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 103 (45): 16782–7. Bibcode : 2006PNAS..10316782H. doi : 10.1073/pnas.0608461103 . PMC 1636532. PMID  17075059 . 
  9. ^ abcd Литовчик, Л; Садашивам, С; Флоренс, Л; Чжу, Х; Суонсон, СК; Велмуруган, С; Чен, Р; Уошберн, член парламента; Лю, XS; ДеКаприо, Дж.А. (25 мая 2007 г.). «Эволюционно консервативный мультисубъединичный белковый комплекс RBL2 / p130 и E2F4 подавляет гены, зависящие от клеточного цикла человека, в состоянии покоя». Молекулярная клетка . 26 (4): 539–51. doi : 10.1016/j.molcel.2007.04.015 . ПМИД  17531812.
  10. ^ Кобаяши, К; Сузуки, Т; Ивата, Э; Накамичи, Н; Сузуки, Т; Чен, П; Отани, М; Исида, Т; Хосоя, Х; Мюллер, С; Левицкий, Т; Петтко-Сандтнер, А; Дарула, З; Ивамото, А; Номото, М; Тада, Ю; Хигасияма, Т; Демура, Т; Дунан, Дж. Х.; Хаузер, Монтана; Сугимото, К; Умеда, М; Мадьяр, З; Бёгре, Л; Ито, М (4 августа 2015 г.). «Транкрипционная репрессия белками MYB3R регулирует рост органов растений». Журнал ЭМБО . 34 (15): 1992–2007. doi : 10.15252/embj.201490899. PMC 4551348. PMID  26069325 . 
  11. ^ Ланг, Лукас; Петтко-Сандтнер, Аладар; Тунчай Эльбаши, Хасибе; Такацука, Хиротомо; Номото, Юджи; Заки, Ахмад; Дорохов, Стефан; Де Ягер, Герт; Экхаут, Доминик; Ито, Масаки; Мадьяр, Золтан; Бёгре, Ласло; Хиз, Марен; Шнитгер, Арп (декабрь 2021 г.). «Комплекс DREAM подавляет рост в ответ на повреждение ДНК арабидопсиса». Альянс наук о жизни . 4 (12): e202101141. дои : 10.26508/lsa.202101141. ПМК 8500230 . ПМИД  34583930. 
  12. ^ ab Садасивам, С.; Дуан, С.; ДеКаприо, JA (5 марта 2012 г.). «Комплекс MuvB последовательно рекрутирует B-Myb и FoxM1 для содействия экспрессии митотических генов». Гены и развитие . 26 (5): 474–489. doi :10.1101/gad.181933.111. PMC 3305985. PMID 22391450  . 
  13. ^ ab Литовчик, Л.; Флоренс, Л.А.; Суонсон, СК; Уошберн, М.П.; ДеКаприо, ДЖ.А. (15.04.2011). «Протеинкиназа DYRK1A способствует покою и старению посредством сборки комплекса DREAM». Гены и развитие . 25 (8): 801–13. doi :10.1101/gad.2034211. PMC 3078706. PMID  21498570 . 
  14. ^ Georlette, D; Ahn, S; MacAlpine, DM; Cheung, E; Lewis, PW; Beall, EL; Bell, SP; Speed, T; Manak, JR; Botchan, MR (2007-11-15). «Исследования геномного профилирования и экспрессии выявляют как положительную, так и отрицательную активность комплекса Drosophila Myb MuvB/dREAM в пролиферирующих клетках». Genes & Development . 21 (22): 2880–96. doi :10.1101/gad.1600107. PMC 2049191 . PMID  17978103. 
  15. ^ Ровани, Маргритт К.; Брахманн, Кэрри Бейкер; Рэмси, Гэри; Катцен, Алиса Л. (декабрь 2012 г.). «Комплекс dREAM/Myb–MuvB и Grim являются ключевыми регуляторами запрограммированной смерти нейральных клеток-предшественников на заднем крае крыла дрозофилы». Developmental Biology . 372 (1): 88–102. doi :10.1016/j.ydbio.2012.08.022. PMC 3621911 . PMID  22960039. 
  16. ^ Мюллер, GA; Энгеланд, K (февраль 2010 г.). «Центральная роль элементов промотора CDE/CHR в регуляции транскрипции генов, зависящей от клеточного цикла». Журнал FEBS . 277 (4): 877–93. doi :10.1111/j.1742-4658.2009.07508.x. PMID  20015071. S2CID  8955433.
  17. ^ Forristal, C; Henley, SA; MacDonald, JI; Bush, JR; Ort, C; Passos, DT; Talluri, S; Ishak, CA; Thwaites, MJ; Norley, CJ; Litovchick, L; DeCaprio, JA; DiMattia, G; Holdsworth, DW; Beier, F; Dick, FA (июнь 2014 г.). «Утрата комплекса DREAM у млекопитающих нарушает регуляцию пролиферации хондроцитов». Молекулярная и клеточная биология . 34 (12): 2221–34. doi :10.1128/MCB.01523-13. PMC 4054284. PMID  24710275 . 
  18. ^ ab Guiley, KZ; Liban, TJ; Felthousen, JG; Ramanan, P; Litovchick, L; Rubin, SM (2015-05-01). "Структурные механизмы сборки и регуляции комплекса DREAM". Genes & Development . 29 (9): 961–74. doi :10.1101/gad.257568.114. PMC 4421984 . PMID  25917549. 
  19. ^ Сандовал, Р.; Пилкинтон, М.; Коламоничи, О.Р. (15.10.2009). «Удаление домена связывания p107/p130 Mip130/LIN-9 обходит необходимость активности CDK4 для диссоциации Mip130/LIN-9 из комплекса p107/p130-E2F4». Experimental Cell Research . 315 (17): 2914–20. doi :10.1016/j.yexcr.2009.07.014. PMC 2757496 . PMID  19619530. 
  20. ^ Stiegler, P; De Luca, A; Bagella, L; Giordano, A (1998-11-15). "COOH-терминальная область pRb2/p130 связывается с гистондеацетилазой 1 (HDAC1), усиливая транскрипционную репрессию E2F-зависимого промотора циклина A". Cancer Research . 58 (22): 5049–52. PMID  9823308.
  21. ^ Бай, Л.; Морозов, АВ (ноябрь 2010 г.). «Регуляция генов позиционированием нуклеосом». Тенденции в генетике . 26 (11): 476–83. doi :10.1016/j.tig.2010.08.003. PMID  20832136.
  22. ^ Latorre, I; Chesney, MA; Garrigues, JM; Stempor, P; Appert, A; Francesconi, M; Strome, S; Ahringer, J (2015-03-01). «Комплекс DREAM способствует генному телу H2A.Z для целевой репрессии». Genes & Development . 29 (5): 495–500. doi :10.1101/gad.255810.114. PMC 4358402. PMID  25737279 . 
  23. ^ Тедеско, Д.; Лукас, Дж.; Рид, СИ. (15.11.2002). «Связанный с pRb белок p130 регулируется зависимым от фосфорилирования протеолизом через белок-убиквитинлигазу SCF(Skp2)». Гены и развитие . 16 (22): 2946–57. doi :10.1101/gad.1011202. PMC 187481. PMID  12435635 . 
  24. ^ Bhattacharya, S; Garriga, J; Calbó, J; Yong, T; Haines, DS; Graña, X (2003-04-24). «SKP2 ассоциируется с p130 и ускоряет убиквитинирование и деградацию p130 в клетках человека». Oncogene . 22 (16): 2443–51. doi : 10.1038/sj.onc.1206339 . PMID  12717421. S2CID  26125392.
  25. ^ Gaubatz, S; Lees, JA; Lindeman, GJ; Livingston, DM (февраль 2001 г.). «E2F4 экспортируется из ядра зависимым от CRM1 образом». Molecular and Cellular Biology . 21 (4): 1384–92. doi :10.1128/MCB.21.4.1384-1392.2001. PMC 99590 . PMID  11158323. 
  26. ^ Takahashi, Y; Rayman, JB; Dynlacht, BD (2000-04-01). «Анализ связывания промотора семействами E2F и pRB in vivo: различные белки E2F опосредуют активацию и репрессию». Genes & Development . 14 (7): 804–16. doi :10.1101/gad.14.7.804. PMC 316494 . PMID  10766737. 
  27. ^ Lam, EW; Robinson, C; Watson, RJ (сентябрь 1992 г.). «Характеристика и регулируемая клеточным циклом экспрессия мышиного B-myb». Онкоген . 7 (9): 1885–90. PMID  1501895.
  28. ^ Pilkinton, M; Sandoval, R; Song, J; Ness, SA; Colamonici, OR (2007-01-05). "Mip/LIN-9 регулирует экспрессию B-Myb и индукцию циклина A, циклина B и CDK1". Журнал биологической химии . 282 (1): 168–75. doi : 10.1074/jbc.M609924200 . PMID  17098733. S2CID  21963932.
  29. ^ Колупаева, В; Янссенс, В (январь 2013 г.). «Фосфатазы PP1 и PP2A — партнеры по взаимодействию в модуляции активации белка ретинобластомы». Журнал FEBS . 280 (2): 627–43. doi : 10.1111/j.1742-4658.2012.08511.x . PMID  22299668. S2CID  46705471.
  30. ^ Куримчак, А; Гранья, X (2015). «PP2A: больше, чем переключатель сброса для активации белков pRB во время клеточного цикла и в ответ на сигнальные сигналы». Cell Cycle . 14 (1): 18–30. doi :10.4161/15384101.2014.985069. PMC 4612414 . PMID  25483052. 
  31. ^ Наэтар, Н; Саундарапандиан, В; Литовчик, Л; Гоген, КЛ; Саблина А.А.; Боуман-Колин, К; Сичинский, П; Хан, туалет; ДеКаприо, Дж.А.; Ливингстон, DM (19 июня 2014 г.). «PP2A-опосредованная регуляция передачи сигналов Ras в G2 необходима для стабильного покоя и нормальной длины G1». Молекулярная клетка . 54 (6): 932–45. doi :10.1016/j.molcel.2014.04.023. ПМК 4118046 . ПМИД  24857551. 
  32. ^ Chen, JY; Lin, JR; Tsai, FC; Meyer, T (2013-10-10). «Дозировка Dyrk1a сдвигает клетки в пределах сигнальной карты p21-циклина D1 для управления решением о вступлении в клеточный цикл». Molecular Cell . 52 (1): 87–100. doi :10.1016/j.molcel.2013.09.009. PMC 4039290 . PMID  24119401. 
  33. ^ Wolter, P; Schmitt, K; Fackler, M; Kremling, H; Probst, L; Hauser, S; Gruss, OJ; Gaubatz, S (15 мая 2012 г.). «GAS2L3, целевой ген комплекса DREAM, необходим для надлежащего цитокинеза и геномной стабильности». Journal of Cell Science . 125 (Pt 10): 2393–406. doi : 10.1242/jcs.097253 . PMID  22344256.
  34. ^ DeCaprio, James A.; Duensing, Anette (июль 2014 г.). «Комплекс DREAM в противоопухолевой активности мезилата иматиниба при гастроинтестинальных стромальных опухолях». Current Opinion in Oncology . 26 (4): 415–421. doi :10.1097/CCO.00000000000000090. PMC 4236229. PMID  24840522 . 
  35. ^ Boichuk, S.; Parry, JA; Makielski, KR; Litovchick, L.; Baron, JL; Zewe, JP; Wozniak, A.; Mehalek, KR; Korzeniewski, N.; Seneviratne, DS; Schoffski, P.; Debiec-Rychter, M.; DeCaprio, JA; Duensing, A. (20 июня 2013 г.). «Комплекс DREAM опосредует состояние покоя клеток GIST и является новой терапевтической мишенью для усиления апоптоза, вызванного иматинибом». Cancer Research . 73 (16): 5120–5129. doi : 10.1158/0008-5472.CAN-13-0579 . PMID  23786773.

Дальнейшее чтение