stringtranslate.com

Белки группы поликомб

Белки группы поликомб ( белки PcG ) — это семейство белковых комплексов, впервые обнаруженных у плодовых мушек, которые могут ремоделировать хроматин таким образом, что происходит эпигенетическое подавление генов . Белки группы поликомб хорошо известны тем, что подавляют гены Hox посредством модуляции структуры хроматина во время эмбрионального развития плодовых мушек ( Drosophila melanogaster ). Они получили свое название из-за того, что первым признаком снижения функции PcG часто является гомеозисная трансформация задних ног в передние, которые имеют характерный набор щетинок, похожий на гребень. [1]

У насекомых

У Drosophila белки группы Trithorax ( trxG) и группы Polycomb (PcG) действуют антагонистически и взаимодействуют с хромосомными элементами, называемыми модулями клеточной памяти (CMM). Белки группы Trithorax (trxG) поддерживают активное состояние экспрессии генов, в то время как белки группы Polycomb (PcG) противодействуют этой активации с помощью репрессивной функции, которая стабильна на протяжении многих поколений клеток и может быть преодолена только процессами дифференциации зародышевой линии. Комплексы генов Polycomb или подавление PcG состоят по крайней мере из трех видов мультипротеиновых комплексов: репрессивного комплекса Polycomb 1 (PRC1), PRC2 и PhoRC. Эти комплексы работают вместе, чтобы осуществлять свой репрессивный эффект. Белки PcG эволюционно консервативны и существуют по крайней мере в двух отдельных белковых комплексах: репрессивном комплексе PcG 1 (PRC1) и репрессивном комплексе PcG 2–4 (PRC2/3/4). PRC2 катализирует триметилирование лизина 27 на гистоне H3 (H3K27me2/3), в то время как PRC1 моноубиквитинирует гистон H2A на лизине 119 (H2AK119Ub1).

У млекопитающих

У млекопитающих экспрессия генов группы Polycomb важна во многих аспектах развития, таких как гомеозисная регуляция генов и инактивация Х-хромосомы , привлекаемая к неактивной X-хромосоме с помощью РНК Xist , главного регулятора XCI [2] или самообновления эмбриональных стволовых клеток. [3] Белок Bmi1 polycomb ring finger способствует самообновлению нейральных стволовых клеток. [4] [5] Нулевые мутанты мышей в генах PRC2 являются эмбриональными летальными, тогда как большинство мутантов PRC1 являются живорожденными гомеотическими мутантами, которые умирают перинатально. Напротив, сверхэкспрессия белков PcG коррелирует с тяжестью и инвазивностью нескольких типов рака . [6] Основные комплексы млекопитающих PRC1 очень похожи на Drosophila. Известно, что Polycomb Bmi1 регулирует локус ink4 (p16 Ink4a , p19 Arf ). [4] [7]

Регулирование белков группы Polycomb на участках бивалентного хроматина осуществляется комплексами SWI/SNF , которые противодействуют накоплению комплексов Polycomb посредством АТФ-зависимого вытеснения. [8]

В растениях

В Physcomitrella patens белок PcG FIE специфически экспрессируется в стволовых клетках , таких как неоплодотворенная яйцеклетка . Вскоре после оплодотворения ген FIE инактивируется в молодом эмбрионе . [9] Ген Polycomb FIE экспрессируется в неоплодотворенных яйцеклетках мха Physcomitrella patens и экспрессия прекращается после оплодотворения в развивающемся диплоидном спорофите.

Было показано, что в отличие от млекопитающих PcG необходимы для поддержания клеток в дифференцированном состоянии. Следовательно, потеря PcG вызывает дедифференциацию и способствует эмбриональному развитию. [10]

Белки группы поликомб также вмешиваются в контроль цветения, подавляя ген цветущего локуса C. [11] Этот ген является центральной частью пути, который подавляет цветение растений, и его подавление в зимний период, как предполагается, является одним из основных факторов, влияющих на яровизацию растений . [12]

Ген Polycomb FIE экспрессируется (синий) в неоплодотворенных яйцеклетках мха Physcomitrella patens (справа) и экспрессия прекращается после оплодотворения в развивающемся диплоидном спорофите (слева). Окрашивание in situ GUS двух женских половых органов (архегониев) трансгенного растения, экспрессирующего трансляционное слияние FIE-uidA под контролем нативного промотора FIE

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ Portoso M, Cavalli G (2008). «Роль РНК-интерференции и некодирующих РНК в опосредованном поликомбом контроле экспрессии генов и геномном программировании». В Morris KV (ред.). РНК и регуляция экспрессии генов: скрытый уровень сложности . Caister Academic Press. стр. 29–44. ISBN 978-1-904455-25-7.
  2. ^ Ku M, Koche RP, Rheinbay E, Mendenhall EM, Endoh M, Mikkelsen TS, Presser A, Nusbaum C, Xie X, Chi AS, Adli M, Kasif S, Ptaszek LM, Cowan CA, Lander ES, Koseki H, Bernstein BE (октябрь 2008 г.). "Genomewide analysis of PRC1 and PRC2 occupancy identifys two classes of bivalent domains". PLOS Genetics . 4 (10): e1000242. doi : 10.1371/journal.pgen.1000242 . PMC 2567431 . PMID  18974828. 
  3. ^ Хёртье, В., Оуэнс, Н., Гонсалес, И. и др. Молекулярная логика самообновления, индуцированного Nanog, в эмбриональных стволовых клетках мышей. Nat Commun 10, 1109 (2019). https://doi.org/10.1038/s41467-019-09041-z
  4. ^ ab Molofsky AV , He S, Bydon M, Morrison SJ, Pardal R (июнь 2005 г.). «Bmi-1 способствует самообновлению нейральных стволовых клеток и развитию нейронов, но не росту и выживанию мышей, подавляя пути старения p16Ink4a и p19Arf». Genes & Development . 19 (12): 1432–7. doi :10.1101/gad.1299505. PMC 1151659. PMID  15964994 . 
  5. ^ Park IK, Morrison SJ, Clarke MF (январь 2004 г.). «Bmi1, стволовые клетки и регуляция старения». Журнал клинических исследований . 113 (2): 175–9. doi :10.1172/JCI20800. PMC 311443. PMID  14722607 . 
  6. ^ Sauvageau M, Sauvageau G (апрель 2008 г.). «Гены группы Polycomb: поддержание активности стволовых клеток в равновесии». PLOS Biology . 6 (4): e113. doi : 10.1371/journal.pbio.0060113 . PMC 2689701. PMID  18447587 . 
  7. ^ Попов Н., Гил Дж. (2010). «Эпигенетическая регуляция локуса INK4b-ARF-INK4a: в болезни и в здоровье» ( PDF ) . Эпигенетика . 5 (8): 685–90. doi :10.4161/epi.5.8.12996. PMC 3052884. PMID 20716961  . 
  8. ^ Stanton BZ, Hodges C, Calarco JP, Braun SM, Ku WL, Kadoch C, Zhao K, Crabtree GR (февраль 2017 г.). «Мутации АТФазы Smarca4 нарушают прямое вытеснение PRC1 из хроматина». Nature Genetics . 49 (2): 282–288. doi :10.1038/ng.3735. PMC 5373480 . PMID  27941795. 
  9. ^ Mosquna A, Katz A, Decker EL, Rensing SA, Reski R, Ohad N (июль 2009 г.). «Регулирование поддержания стволовых клеток белком Polycomb FIE сохранилось в ходе эволюции наземных растений». Development . 136 (14): 2433–44. doi : 10.1242/dev.035048 . PMID  19542356.
  10. ^ Aichinger E, Villar CB, Farrona S, Reyes JC, Hennig L, Köhler C (август 2009 г.). "Белки CHD3 и белки группы polycomb антагонистически определяют идентичность клеток у Arabidopsis". PLOS Genetics . 5 (8): e1000605. doi : 10.1371/journal.pgen.1000605 . PMC 2718830 . PMID  19680533. 
  11. ^ Jiang D, Wang Y, Wang Y, He Y (2008). "Репрессия FLOWERING LOCUS C и FLOWERING LOCUS T компонентами репрессивного комплекса 2 Arabidopsis Polycomb". PLOS ONE . 3 (10): e3404. Bibcode : 2008PLoSO...3.3404J. doi : 10.1371/journal.pone.0003404 . PMC 2561057. PMID  18852898 . 
  12. ^ Sheldon CC, Rouse DT, Finnegan EJ, Peacock WJ, Dennis ES (март 2000 г.). «Молекулярная основа яровизации: центральная роль FLOWERING LOCUS C (FLC)». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 97 (7): 3753–8. doi : 10.1073/pnas.060023597 . PMC 16312. PMID  10716723 . 

Дальнейшее чтение

Внешние ссылки