stringtranslate.com

H3K9me3

H3K9me3 — это эпигенетическая модификация белка упаковки ДНК гистона H3 . Это метка, которая указывает на триметилирование 9 -го остатка лизина белка гистона H3 и часто ассоциируется с гетерохроматином .

Номенклатура

H3K9me3 указывает на триметилирование лизина 9 на субъединице белка гистона H3: [ 1]

Метилирование лизина

Метилирование-лизин

На этой диаграмме показано прогрессивное метилирование остатка лизина. Триметилирование (справа) обозначает метилирование, присутствующее в H3K9me3.

Понимание модификаций гистонов

Геномная ДНК эукариотических клеток обернута вокруг специальных белковых молекул, известных как гистоны . Комплексы, образованные путем зацикливания ДНК, известны как хроматин . Основной структурной единицей хроматина является нуклеосома : она состоит из основного октамера гистонов (H2A, H2B, H3 и H4), а также линкерного гистона и около 180 пар оснований ДНК. Эти основные гистоны богаты остатками лизина и аргинина. Карбоксильный (C) концевой конец этих гистонов способствует взаимодействию гистона с гистонов, а также взаимодействию гистона с ДНК. Амино (N) концевые заряженные хвосты являются местом посттрансляционных модификаций, таких как та, что наблюдается в H3K9me3. [2] [3]

Эпигенетические последствия

Посттрансляционная модификация хвостов гистонов либо комплексами модификации гистонов, либо комплексами ремоделирования хроматина интерпретируется клеткой и приводит к сложному, комбинаторному транскрипционному выходу. Считается, что код гистонов диктует экспрессию генов посредством сложного взаимодействия между гистонами в определенной области. [4] Текущее понимание и интерпретация гистонов исходят из двух крупномасштабных проектов: ENCODE и Epigenomic roadmap. [5] 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. Состояния хроматина были исследованы в клетках Drosophila путем изучения места связывания белков в геноме. Использование ChIP-секвенирования выявило области в геноме, характеризующиеся различной полосатостью. [6] Различные стадии развития также были профилированы у Drosophila, акцент был сделан на значимости модификации гистонов. [7] Изучение полученных данных привело к определению состояний хроматина на основе модификаций гистонов. [8] Были картированы определенные модификации, и было обнаружено, что обогащение локализуется в определенных геномных регионах. Было обнаружено пять основных модификаций гистонов, каждая из которых была связана с различными функциями клеток.

Геном человека был аннотирован состояниями хроматина. Эти аннотированные состояния могут быть использованы как новые способы аннотирования генома независимо от базовой последовательности генома. Эта независимость от последовательности ДНК усиливает эпигенетическую природу модификаций гистонов. Состояния хроматина также полезны для идентификации регуляторных элементов, которые не имеют определенной последовательности, таких как энхансеры. Этот дополнительный уровень аннотации позволяет глубже понять регуляцию генов, специфичную для клеток. [9]

Значение

Гетерохроматин , маркированный H3K9me3, играет ключевую роль в эмбриональных стволовых клетках в начале органогенеза во время определения линии, а также играет роль в поддержании верности линии. [10]

Методы

Гистоновую метку можно обнаружить разными способами:

1. Секвенирование иммунопреципитации хроматина ( ChIP-секвенирование ) измеряет количество обогащения ДНК после связывания с целевым белком и иммунопреципитации. Это приводит к хорошей оптимизации и используется in vivo для выявления связывания ДНК-белок, происходящего в клетках. ChIP-Seq может использоваться для идентификации и количественной оценки различных фрагментов ДНК для различных модификаций гистонов вдоль геномной области. [11]

2. Микрококковое нуклеазное секвенирование ( MNase-seq ) используется для исследования областей, связанных с хорошо расположенными нуклеосомами. Использование фермента микрококковой нуклеазы используется для определения расположения нуклеосом. Хорошо расположенные нуклеосомы, как видно, имеют обогащение последовательностей. [12]

3. Анализ на секвенирование хроматина, доступного транспозазе ( ATAC-seq ), используется для поиска областей, свободных от нуклеосом (открытый хроматин). Он использует гиперактивный транспозон Tn5 для выявления локализации нуклеосом. [13] [14] [15]

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ Хуан, Суминг; Литт, Майкл Д.; Энн Блейки, К. (30 ноября 2015 г.). Эпигенетическая экспрессия и регуляция генов . стр. 21–38. ISBN 9780127999586.
  2. ^ Ruthenburg AJ, Li H, Patel DJ, Allis CD (декабрь 2007 г.). «Многовалентное вовлечение модификаций хроматина связанными связывающими модулями». Nature Reviews. Molecular Cell Biology . 8 (12): 983–94. doi :10.1038/nrm2298. PMC 4690530 . PMID  18037899. 
  3. ^ Kouzarides T (февраль 2007). «Модификации хроматина и их функции». Cell . 128 (4): 693–705. doi : 10.1016/j.cell.2007.02.005 . PMID  17320507.
  4. ^ Jenuwein T, Allis CD (август 2001 г.). «Трансляция кода гистонов». Science . 293 (5532): 1074–80. CiteSeerX 10.1.1.453.900 . doi :10.1126/science.1063127. PMID  11498575. 
  5. ^ Birney E, Stamatoyannopoulos JA , Dutta A, Guigó R, Gingeras TR, Margulies EH и др. (Консорциум проекта ENCODE) (июнь 2007 г.). «Идентификация и анализ функциональных элементов в 1% генома человека пилотным проектом ENCODE». Nature . 447 (7146): 799–816. Bibcode :2007Natur.447..799B. doi :10.1038/nature05874. PMC 2212820 . PMID  17571346. 
  6. ^ Филион Г.Дж., ван Беммель Дж.Г., Брауншвейг Ю., Талхаут В., Кинд Дж., Уорд Л.Д., Бругман В., де Кастро И.Дж., Керховен Р.М., Буссемакер Х.Дж., ван Стинсель Б. (октябрь 2010 г.). «Систематическое картирование расположения белков выявляет пять основных типов хроматина в клетках дрозофилы». Клетка . 143 (2): 212–24. дои : 10.1016/j.cell.2010.09.009. ПМК 3119929 . ПМИД  20888037. 
  7. ^ 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 Drosophila modENCODE». Science . 330 (6012): 1787–97. Bibcode :2010Sci...330.1787R. doi :10.1126/science.1198374. PMC 3192495 . PMID  21177974. 
  8. ^ Харченко ПВ, Алексеенко АА, Шварц ЮБ, Минода А, Риддл НЦ, Эрнст Дж и др. (март 2011 г.). «Комплексный анализ ландшафта хроматина у Drosophila melanogaster». Nature . 471 (7339): 480–5. Bibcode :2011Natur.471..480K. doi :10.1038/nature09725. PMC 3109908 . PMID  21179089. 
  9. ^ Kundaje A, Meuleman W, Ernst J, Bilenky M, Yen A, Heravi-Moussavi A, Kheradpour P, Zhang Z и др. (Roadmap Epigenomics Consortium) (февраль 2015 г.). «Интегральный анализ 111 референтных человеческих эпигеномов». Nature . 518 (7539): 317–30. Bibcode :2015Natur.518..317.. doi :10.1038/nature14248. PMC 4530010 . PMID  25693563. 
  10. ^ Nicetto D, Donahue G, Jain T, Peng T, Sidoli S, Sheng L, Montavon T, Becker JS, Grindheim JM, Blahnik K, Garcia BA, Tan K, Bonasio R, Jenuwein T, Zaret KS (январь 2019 г.). «Потеря гетерохроматина H3K9me3 в генах, кодирующих белок, позволяет определять линию развития». Science . 363 (6424): 294–297. Bibcode :2019Sci...363..294N. doi :10.1126/science.aau0583. PMC 6664818 . PMID  30606806. 
  11. ^ "Полногеномное секвенирование хроматина IP (ChIP-Seq)" (PDF) . Illumina . Получено 23 октября 2019 г. .
  12. ^ "MAINE-Seq/Mnase-Seq". illumina . Получено 23 октября 2019 г. .
  13. ^ Buenrostro, Jason D.; Wu, Beijing; Chang, Howard Y.; Greenleaf, William J. (2015). "ATAC-seq: метод анализа доступности хроматина по всему геному". Current Protocols in Molecular Biology . 109 : 21.29.1–21.29.9. doi : 10.1002/0471142727.mb2129s109. ISBN 9780471142720. PMC  4374986 . PMID  25559105.
  14. ^ Шеп, Алисия Н.; Буэнростро, Джейсон Д.; Денни, Сара К.; Шварц, Катя; Шерлок, Гэвин; Гринлиф, Уильям Дж. (2015). «Структурированные нуклеосомные отпечатки позволяют проводить высокоразрешающее картирование архитектуры хроматина в регуляторных областях». Genome Research . 25 (11): 1757–1770. doi :10.1101/gr.192294.115. ISSN  1088-9051. PMC 4617971 . PMID  26314830. 
  15. ^ Song, L.; Crawford, GE (2010). «DNase-seq: метод высокого разрешения для картирования активных регуляторных элементов генов в геноме из клеток млекопитающих». Cold Spring Harbor Protocols . 2010 (2): pdb.prot5384. doi :10.1101/pdb.prot5384. ISSN  1559-6095. PMC 3627383. PMID  20150147 .