Acetylace histonů
nejvíce studovaných proteinů, které jsou acetylovaný na ε-lysin rezidua obsahují histony H2A, H2B, Hg, a H4, ve kterém modifikaci dochází na více místech v amino-terminální ocas domén, a HMG proteiny, které se nacházejí v různých eukaryot z kvasinek na člověka . Důležitým rysem acetylace ε-lysinových zbytků je to, že je reverzibilní. Histony jsou často vystaveny posttranslačním modifikacím, které zahrnují acetylaci, methylaci a fosforylaci specifických zbytků argininu, lysinu, histidinu, serinu a threoninu . Tyto změny, z nichž mnohé jsou také reverzibilní, všechny snižují pozitivní obvinění z histonů ocas struktur, čímž by se výrazně změnila histonů-vazba na DNA, a interakce mezi nucleosomes a mezi histony a regulační proteiny. Objevy Gcn5p, první jaderné histon acetyltransferázu (KLOBOUK), a první histone deacetylase (HDAC), zjištěno, že acetylace histonů je důležitou kontrolní krok v transkripci . Některé jaderné klobouky jsou také dobře známé a značně charakterizovány jako transkripční faktory. Není divu, že se zdá, že acetylace histonu ovlivňuje další procesy, včetně progrese buněčného cyklu, dynamiky chromozomů, replikace DNA, rekombinace a opravy, umlčení a apoptózy . I přes značné hromadění informací na Klobouky, pochopení přesné molekulární roli acetylace histonů v sestavě chromatinu, přístupnost transkripčních faktorů a nucleosome přestavby je stále nepolapitelný.
existuje více než 20 klobouků, které spadají do několika rodin, uvedených v tabulce 1. Všechny Klobouky jednat v site-specific a histonů-specifickým způsobem, a specifičnost může lišit in vivo a in vitro; takové rozmanitosti, že může pomoci vysvětlit, proč existuje tolik Klobouky. Pozoruhodné je, že některé klobouky jsou spojeny s jinými klobouky a koaktivátory, což naznačuje vrstvu složitosti, která ještě není pochopena. Je však důležité si uvědomit, že rovnovážný stav acetylace histonu vypadá, že má různé účinky na různé geny v různých prostředích. Zarovnání aminokyselin sekvence okolní upravený lysines v acetylovaných proteinů a mutageneze lidské importin-α proteinu Rch1 naznačují, že KLOBOUK uznání motivem může být GKXXP (v single-dopis amino-acid kód, s acetylovaný ε-lysin reziduí tučně) .
Histon deacetylázy
bylo nyní identifikováno velké množství Hdac, z nichž mnohé působí jako korepresory transkripce . Kvasinkové deacetylázy Rpd3p a Hda1p jsou rekrutovány represorovými proteiny na promotory, což způsobuje lokalizovanou deacetylaci chromatinu . Specializovaných oblastech chromatinu, včetně telomery, centromery a tichý droždí páření-typ loci, jsou transkripčně neaktivní a tvoří hypoacetylated heterochromatin-jako (pevně balené) domén. Tvorba heterochromatinu v kvasinkách je zprostředkována tlumícími proteiny Sir2p, Sir3p a Sir4p; Bylo zjištěno, že Sir2p má aktivitu HDAC. Zajímavé je, že deacetylázy jsou detekovány v některých komplexech remodelace chromatinu, které regulují změny struktury chromatinu spolu s klobouky. O specificitě Hdac je známo jen málo, i když bylo zjištěno, že HDACi může deacetylovat nejen histony, ale také transkripční faktor E2F1 .
acetylace HMG proteinů
HMG proteiny jsou heterogenní rodinou nehistonových chromozomálních proteinů, jejichž funkce stále není zcela pochopena, navzdory jejich hojnosti a všudypřítomnosti. Podmnožina těchto proteinů obsahuje doménu HMG, motiv vázající DNA, který rozpoznává ohnutou DNA nebo indukuje ohýbání v lineární duplexní DNA. Dvě posttranslační modifikace, jmenovitě fosforylace a acetylace, ovlivňují vlastnosti HMG1 vázající DNA. Tato bílkovina reverzibilně acetylovaný v zachovaných lysines na pozicích 2 a 11 , a bylo prokázáno, že monoacetylation na lysin 2 HMG1 zvyšuje vazebnou afinitu proteinu pro některé typy zkreslené DNA . To naznačuje možné zapojení HMG1 do opravy DNA, odděleně od jeho „architektonické“ role v komplexech nukleoproteinů. Také, HMG1 a HMG2, které byly zapleteny v protein-protein interakcí a bylo prokázáno, že k usnadnění zvláštních závazných regulačních bílkovin – jako jsou steroidní hormonální receptory, Hox a POU-doménu proteinů (developmentální transkripční faktory), p53 (tumor suppressor), a TATA box-vazba bazálních transkripčních faktorů – jejich cílové DNA sekvence .
acetylace transkripčních faktorů
v jádře je DNA pevně zabalena do několika řádů struktury bez snadné dostupnosti pro transkripční stroje. Acetylace lysinových zbytků uvnitř histony, histon-like proteiny, a non-histon proteiny (např. transkripční faktory), se v poslední době objevil jako hlavní mechanismus používaný mobilní překonat potlačené chromatinu státy . Několik transkripční faktory byly identifikovány jako substráty pro Klobouky, a to zejména pro Klobouky CREB vázající protein (CBP) a jeho blízký homolog p300, které jsou kofaktory jaderného receptoru aktivuje genovou transkripci, a p300/CBP-asociovaný faktor (PCAF). Tyto substrátové proteiny zahrnují transkripční aktivátory E2F1-3 (zapojených v postup přes G1/S buněčného cyklu přechodu), P53, c-Jun (transkripční faktor, který je zapojen v reakci na mitogens), erytroidních Krüppel-jako transkripční faktor (EKLF), transkripční coactivator GATA1, že je nutné pro megakaryocytů a diferenciace erytrocytů, svalové specifická diferenciace regulátor MyoD, produkt proto-onkogenu c-myb, HMG proteiny HMGI(Y), T-cell faktor regulovaný transkripční aktivátor TCF (což je po proudu od Wnt signální proteiny), hepatocytární nukleární faktor HNF-4, obecné transkripční faktory TFIIEß a TFIIF, erytrocytů transkripční faktor NF-E2(MafG), a steroidní hormon nuclear receptor coactivator ACTR ( a odkazy tam uvedené). Seznam nových substrátů klobouku rychle roste. Acetylace transkripční faktory mohou ovlivnit jejich schopnost vázat DNA (v případě E2F1, p53, EKLF, GATA1, a HNF-4), pro interakci s jinými proteiny (c-Jun, TCF, ACTR, a HNF-4), nebo zůstávají v jádře (HNF-4). Kromě toho, PCAF, p300 a CBP může autoacetylate, usnadnění intramolekulární přesmyky mezi bromodomain (který se váže acetyl-lysin) a acetylovaný lysin(s); tato interakce může být důležité pro KLOBOUK činnost a pro přijímání přestavby komplexy acetylovaný chromatin .
účinek acetylace na funkci proteinu vázajícího DNA závisí na umístění modifikovaného místa v proteinu. V případě transkripčních faktorů p53, E2F1, EKLF, a GATA-1, acetylace místo se nachází přímo sousedí s DNA-vazebnou doménu, a acetylace stimuluje DNA závazné . Naproti tomu lysiny acetylované v HMGI(Y) jsou v doméně vázající DNA a vedou k narušení vazby DNA. Acetylace tedy ne vždy stimuluje transkripci.
acetylace také ovlivňuje interakce protein-protein. Například asociace receptorů jaderných steroidních hormonů s jejich koaktivátorem ACTR je inhibována acetylací . Zdá se, že acetylace histonu vytváří rozpoznávací místo pro bromodomain, motiv konzervovaný v mnoha proteinech, včetně klobouků . Acetylace histonu může předcházet náboru aktivit remodelace chromatinu závislých na ATP během transkripční aktivace. Zejména, KLOBOUK Gcn5p se podílí na stabilizaci vazby SWI/SNF chromatin-přestavba komplexu na promotoru, a tato interakce se zdá být zprostředkován Gcn5p bromodomain . Tam je nějaký důkaz, dokládá transkripční faktor E2F1, že acetylace zvyšuje poločas proteinu .
acetylace jaderných importních faktorů
klobouky mohou cílit i na jiné jaderné proteiny. Obrazovka velká sada proteinů zapojených do různých buněčných procesů, vedla k identifikaci dvou jaderný import proteinů, Rch1 a importin-α7, jako substráty pro acetyltransferázu CBP . Reakce se zdála být specifická, protože další jaderný dovozní faktor, importin-α3, nebyl substrátem pro CBP. Jak p300, tak CBP mohou zprostředkovávat acetylaci Rch1 a importinu-α7 in vivo, pravděpodobně v jádře . Na acetylované reziduí, ε-Lys22, leží ve vazebné místo v Rch1 pro další jaderný import faktor, importin-β, a acetylace webu podporuje interakci s importin-β in vitro . Je tedy možné, že jaderný dovoz může být regulován acetylací, zprostředkovanou klobouky p300 / CBP.
zaměření KLOBOUK enzymů, jejich substrátů je pravděpodobné, že bude důležité a může hrát roli v regulaci jiných signálních drah, jak je uvedeno po zjištění, že fosforylace p53 stimuluje jeho acetylace, pravděpodobně zvýšením asociace p53 s p300 . Některé důkazy naznačují , že aktivita klobouků je regulována signály proliferace a diferenciace prostřednictvím fosforylace nebo hormonální signalizace. Například HAT aktivita CBP je stimulována na hranici fáze G1-S buněčného cyklu a hormonálně indukovaná acetylace ACTR potlačuje funkci jaderného receptoru. Společně tyto výsledky vedly k hypotéze, že acetylace je regulační modifikace, která může soupeřit s fosforylací v buněčné signalizaci .
Acetylace tubulinu
Mikrotubuly jsou válcové cytoskeletální struktury, které se nacházejí téměř ve všech eukaryotických buněčných typů, a jsou zapojeny do velkou škálu buněčných procesů, včetně mitózy, ciliární a bičíkový pohyblivost, intracelulární transport váčků a organel, a případně ve stanovení morfologie některých buněk . Strukturální sub jednotkou mikrotubulů je 100 kDa protein tubulin, který se skládá z α a β izoformy, které tvoří heterodimeric komplexy a spolupracovník hlava-k-ocas tvoří profilaments a pak příčně, aby se stěny válcové mikrotubulů. Několik typů posttranslační modifikace ovlivňuje funkci tubulinu, včetně acetylace, fosforylace, polyglutamace, polyglycylace a detyrosinace . Většina těchto modifikací je reverzibilní a všechny, kromě acetylace, se vyskytují na vysoce variabilních karboxylových terminách tubulinových α a β podjednotek.
první důkaz pro acetylace tubulins byl získán s bičíkový tubulinu z jednobuněčné řasy Polytomella . Acetylace tubulinu byla od té doby pozorována u obratlovců, hmyzu, hlístic a rostlin, u kterých je acetylová skupina připojena k ε-aminoskupině lysinu 40. Α-tubulinu acetyltransferázu byl očištěn od bičovali jednobuněčná řasa Chlamydomonas a z mozku savců a bylo prokázáno, že mají molekulární hmotnost 62-67 kDa . Během čištění enzymu z Chlamydomonas byly získány důkazy pro tubulin deacetylázu a pro inhibitor α-tubulin acetyltransferázy. V Chlamydomonas, tubulin acetyltransferázu vykazuje dvojí preference pro polymeruje nad rozpustné tubulinu, ale v HeLa buňkách acetylaci dochází hlavně po polymeraci . Obecně se acetylace může stát rychle-téměř okamžitě – a acetylovaný tubulin proto nemusí nutně vymezovat staré mikrotubuly. Byla zjištěna určitá korelace mezi acetylací α-tubulinu a stabilitou mikrotubulů . Acetylované mikrotubuly běžně odolávají demontáži vyvolané léky, ale ne demontáži vyvolané chladem, i když v některých buňkách je podmnožina acetylovaných mikrotubulů odolná proti chladu . Stále však není jasné, jak je určena intracelulární prostorová organizace acetylovaných mikrotubulů. Mohou existovat některé faktory omezující aktivitu enzymu acetyltransferázy na určité buněčné mikrotubuly a omezené oblasti: kandidáty na takové faktory patří mikrotubulové-asociovaných proteinů, MAP1B, MAP2 a τ, které buď zvýšit nebo inhibovat interakci acetyltransferázu s mikrotubuly . Další možností je, že souhra mikrotubulů s jinými cytoskeletálními prvky nebo organely reguluje aktivitu enzymu acetyltransferázy.
úloha acetylovaných mikrotubulů v buňkách zůstává důležitou nezodpovězenou otázkou. Acetylovaný tubulin není nutné pro přežití, a mutant z nálevník Tetrahymena s lysinu 40 nahrazuje arginin je k nerozeznání od divokého typu . Klonování a analýza výše uvedené 62-67 kDa α-tubulin acetyltransferázy bude rozhodující pro pochopení úlohy acetylace α-tubulinu.