acetylering af histoner
de mest undersøgte proteiner, der er acetyleret på LARP-lysinrester, inkluderer histoner H2A, H2B, Hg og H4, hvor modifikationen forekommer på flere steder i de amino-terminale haledomæner, og HMG-proteinerne, som findes i en række eukaryoter fra gær til mennesker . Det vigtige træk ved acetylering af Larin-lysinrester er, at det er reversibelt. Histoner udsættes ofte for posttranslationelle modifikationer, der inkluderer acetylering, methylering og phosphorylering af specifikke arginin -, lysin -, histidin -, serin-og threoninrester . Disse modifikationer, hvoraf mange også er reversible, reducerer alle de positive ladninger af histonhalestrukturer og ændrer derved signifikant histon-DNA-binding og interaktioner mellem nukleosomer og mellem histoner og regulatoriske proteiner. Opdagelserne af Gcn5p, den første nukleare histonacetyltransferase (HAT) og af den første histondeacetylase (HDAC), fastslog, at acetylering af histoner er et vigtigt kontrollerende trin i transkription . Nogle af de nukleare hatte er også velkendte og i vid udstrækning karakteriseret som transkriptionsfaktorer. Ikke overraskende ser histonacetylering ud til at påvirke andre processer, herunder cellecyklusprogression, kromosomdynamik, DNA-replikation, rekombination og reparation, lyddæmpning og apoptose . På trods af betydelig ophobning af information om hatte, forståelse af den nøjagtige molekylære rolle histonacetylering i samlingen af kromatin, tilgængeligheden af transkriptionsfaktorer og nukleosomomdannelse er stadig undvigende.
der er over 20 hatte, der falder ind i flere familier, anført i tabel 1. Alle Hatte fungerer på en stedsspecifik og histonspecifik måde, og specificiteten kan variere in vivo og in vitro; sådan mangfoldighed, der kan hjælpe med at forklare, hvorfor der er så mange hatte. Bemærkelsesværdigt er nogle hatte forbundet med andre hatte og coactivators, hvilket tyder på et lag af kompleksitet, der endnu ikke er forstået. Det er dog vigtigt at bemærke, at steady state-balancen af histonacetylering ser ud til at udøve forskellige effekter på forskellige gener i forskellige indstillinger. Justering af aminosyresekvenserne, der omgiver modificerede lysiner i acetylerede proteiner og mutagenese af det humane importin-porr-protein Rch1, antyder, at HATGENKENDELSESMOTIVET kan være GKSP (i aminosyrekoden med et bogstav med den acetylerede Karr-lysinrest med fed skrift) .
Histondeacetylaser
et stort antal Hdac ‘ er er nu blevet identificeret, hvoraf mange fungerer som corepressorer for transkription . Gærdeacetylaserne Rpd3p og Hda1p rekrutteres af repressorproteiner til promotorer, hvilket forårsager en lokal deacetylering af kromatin . Specialiserede regioner af kromatin, herunder telomerer, centromerer og lydløs gærparringstype loci, er transkriptionelt inaktive og danner hypoacetylerede heterochromatinlignende (tæt pakket) domæner. Heterochromatindannelse i gær medieres af lyddæmpningsproteinerne Sir2p, Sir3p og Sir4p; Sir2p har vist sig at have HDAC-aktivitet. Interessant nok detekteres deacetylaser i nogle kromatin-remodelleringskomplekser, som regulerer ændringer i kromatinstruktur sammen med hatte. Der vides ikke meget om hdacs specificitet, skønt det har vist sig, at HDACi ikke kun kan deacetylere histoner, men også transkriptionsfaktoren E2F1 .
acetylering af HMG-proteiner
HMG-proteiner er en heterogen familie af ikke-histon-kromosomale proteiner, hvis funktion stadig ikke forstås fuldstændigt på trods af deres overflod og allestedsnærværende. En delmængde af disse proteiner indeholder HMG-domænet, et DNA-bindende motiv, der genkender bøjet DNA eller inducerer bøjning i lineært dupleks-DNA. To posttranslationelle modifikationer, nemlig phosphorylering og acetylering, påvirker HMG1 ‘ s DNA-bindende egenskaber. Dette protein acetyleres reversibelt ved konserverede lysiner i position 2 og 11 , og det er vist, at monoacetylering ved lysin 2 af HMG1 øger proteinets bindingsaffinitet for nogle typer forvrænget DNA . Dette indikerer den mulige involvering af HMG1 i DNA-reparation, adskilt fra dens ‘arkitektoniske’ rolle i nukleoproteinkomplekser. HMG1 og HMG2 er også blevet impliceret i protein-protein – interaktioner og har vist sig at lette den specifikke binding af regulatoriske proteiner-såsom steroidhormonreceptorer, Hmg1 og POU-domæneproteiner (udviklingsmæssige transkriptionsfaktorer), p53 (en tumorundertrykker) og TATA – boksen-bindende basale transkriptionsfaktorer-til deres mål-DNA-sekvenser .
acetylering af transkriptionsfaktorer
i kernen pakkes DNA tæt ind i flere strukturordener uden let tilgængelighed for transkriptionsmaskineriet. Acetylering af lysinrester inden for histoner, histonlignende proteiner og ikke-histonproteiner (såsom transkriptionsfaktorer) er for nylig opstået som en vigtig mekanisme, der anvendes af cellen til at overvinde undertrykte kromatintilstande . Flere transkriptionsfaktorer er blevet identificeret som substrater for hatte, især for Hatte CREB-bindende protein (CBP) og dets tætte homolog p300, som er cofaktorer for nuklear receptor-aktiveret gentranskription og p300/CBP-associeret faktor (PCAF). Disse substratproteiner inkluderer transkriptionsaktivatorer E2F1-3 (involveret i progression gennem G1/s cellecyklusovergang), P53, c-Jun (en transkriptionsfaktor involveret i responsen på mitogener), den erythroid kr-Kripppel-lignende transkriptionsfaktor (EKLF), den transkriptionskoaktivator GATA1, der kræves til megakaryocyt-og erytrocytdifferentiering, den muskelspecifikke differentieringsregulator MyoD, produktet af proto-onkogen c-myb, HMG-proteinet HMGI(Y), t-cellefaktoren reguleret transkriptionsaktivator TCF (som er nedstrøms for signalproteiner), hepatocyt nuclear factor HNF-4, de generelle transkriptionsfaktorer Tfiie Crist og TFIIF, erythrocyt transkriptionsfaktor NF-E2(MafG) og steroidhormonet nuklear receptor coactivator ACTR ( og referencer deri). Listen over de nye HATSUBSTRATER vokser hurtigt. Acetylering af transkriptionsfaktorer kan ændre deres evne til at binde DNA (i tilfælde af E2F1, p53, EKLF, GATA1 og HNF-4), at interagere med andre proteiner (c-Jun, TCF, ACTR og HNF-4) eller at forblive i kernen (HNF-4). Derudover kan PCAF, p300 og CBP autoacetylere, hvilket letter intramolekylære omlejringer mellem bromodomain (som binder acetyl-lysin) og acetyleret lysin(er); denne interaktion kan være vigtig for HATAKTIVITET og til rekruttering af remodelleringskomplekser til acetyleret kromatin .
effekten af acetylering på DNA-bindende proteinfunktion afhænger af placeringen af det modificerede sted i proteinet. I tilfælde af transkriptionsfaktorerne p53, E2F1, EKLF og GATA-1 er acetyleringsstedet placeret direkte ved siden af det DNA-bindende domæne, og acetylering stimulerer DNA-binding . I modsætning hertil er lysinerne acetyleret inden for HMGI (Y) inden for det DNA-bindende domæne og resulterer i forstyrrelse af DNA-binding. Acetylering stimulerer således ikke altid transkription.
acetylering påvirker også protein-protein interaktioner. For eksempel inhiberes forbindelsen af nukleare steroidhormonreceptorer med deres coactivator ACTR ved acetylering . Tilsyneladende genererer histonacetylering et genkendelsessted for bromodomain, et motiv konserveret i mange proteiner, herunder hatte . Histonacetylering kan gå forud for rekruttering af ATP-afhængige kromatin-remodelleringsaktiviteter under transkriptionel aktivering. Især er HAT Gcn5p involveret i stabilisering af bindingen af kromatin-ombygningskomplekset til en promotor, og denne interaktion synes at være medieret gennem gcn5p bromodomain . Der er nogle beviser, eksemplificeret ved transkriptionsfaktoren E2F1, at acetylering øger proteinets halveringstid .
acetylering af nukleare importfaktorer
hatte kan også målrette mod andre nukleare proteiner. En skærm af et stort sæt proteiner involveret i forskellige cellulære processer resulterede i identifikationen af to nukleare importproteiner, Rch1 og importin-lut7, som substrater for acetyltransferase CBP . Reaktionen syntes at være specifik, fordi en anden nuklear importfaktor, importin-kr3, ikke var et substrat for CBP. Både P300 og CBP kan mediere acetylering af Rch1 og importin-lut7 in vivo, sandsynligvis i kernen . Den acetylerede rest, Kurt-Lys22, ligger inden for bindingsstedet i Rch1 for den anden nukleare importfaktor, importin-Purpur, og acetylering af stedet fremmer interaktion med importin-Purpur in vitro . Det er således muligt, at nuklear import kan reguleres ved acetylering, medieret af p300/CBP Hatte.målretning mod deres substrater er sandsynligvis vigtig og kan spille en rolle i reguleringen af andre signalveje, som det fremgår af konstateringen af, at phosphorylering af p53 stimulerer dets acetylering, sandsynligvis ved at øge associeringen af p53 med p300 . Nogle beviser indikerer , at aktiviteten af hatte reguleres af proliferations-og differentieringssignaler via phosphorylering eller hormonel signalering. For eksempel stimuleres hat-aktiviteten af CBP ved G1-s-fasegrænsen for cellecyklussen, og hormoninduceret acetylering af ACTR undertrykker nuklear receptorfunktion. Sammen har disse resultater ført til hypotesen om, at acetylering er en regulatorisk modifikation, der kan konkurrere med phosphorylering i cellesignalering .
acetylering af tubulin
mikrotubuli er cylindriske cytoskeletale strukturer, der findes i næsten alle eukaryote celletyper og er involveret i en lang række cellulære processer, herunder mitose, ciliær og flagellær motilitet, intracellulær transport af vesikler og organeller og muligvis ved bestemmelse af morfologi af visse celler . Den strukturelle underenhed af mikrotubuli er 100 kDa-protein tubulin, som består af kurr-og kurr-isoformer, der danner heterodimeriske komplekser og forbinder hoved-til-hale for at danne profilamenter og derefter sideværts for at udgøre væggene i cylindriske mikrotubuli. Flere typer post-translationel modifikation påvirker tubulinfunktionen, herunder acetylering, phosphorylering, polyglutamation, polyglycylering og detyrosination . De fleste af disse modifikationer er reversible, og alle, undtagen acetylering, forekommer ved de meget variable carboksyl-termini af tubulin-kurr-og kurr-underenheder.
det første bevis for acetylering af tubuliner blev opnået med et flagellært tubulin fra den encellede alge Polytomella . Tubulinacetylering er siden blevet observeret hos hvirveldyr, insekter, nematoder og planter, i hvilke alle acetylgruppen er bundet til lysin-aminogruppen 40. Det blev oprenset fra den flagellerede encellede alge Chlamydomonas og fra pattedyrs hjerne og viste sig at have molekylmasse på 62-67 kDa . Under oprensningen af Chlamydomonas blev der opnået bevis for en tubulindeacetylase og for en inhibitor af urin-tubulinacetyltransferase. I Chlamydomonas udviser tubulinacetyltransferasen en dobbelt præference for polymeriseret frem for opløselig tubulin, men i HeLa-celler forekommer acetyleringen hovedsageligt efter polymerisering . Generelt kan acetylering ske hurtigt-næsten øjeblikkeligt-og acetyleret tubulin afgrænser derfor ikke nødvendigvis gamle mikrotubuli. Der er fundet en vis sammenhæng mellem urinrøracetylering og mikrotubuli-stabilitet . Acetylerede mikrotubuli modstår almindeligvis medikamentinduceret demontering, men ikke koldinduceret demontering, skønt en delmængde af acetylerede mikrotubuli i nogle celler er koldresistent . Det er dog stadig uklart, hvordan den intracellulære rumlige organisering af acetylerede mikrotubuli bestemmes. Der kan være nogle faktorer, der begrænser acetyltransferaseaktivitet til visse cellulære mikrotubuli og til begrænsede regioner: kandidater til sådanne faktorer inkluderer de mikrotubuliassocierede proteiner MAP1B, MAP2 og kurr, som enten forbedrer eller hæmmer interaktionen mellem acetyltransferasen og mikrotubuli . En anden mulighed er, at samspillet mellem mikrotubuli og andre cytoskeletale elementer eller organeller regulerer acetyltransferaseaktivitet.rollen af acetylerede mikrotubuli i celler forbliver et vigtigt ubesvaret spørgsmål. Acetyleret tubulin er ikke påkrævet for overlevelse, og en mutant af ciliattetrahymena med lysin 40 erstattet med arginin kan ikke skelnes fra den vilde type . Kloning og analyse af 62-67 kDa-den ovenfor nævnte 62-67 kDa-acetyltransferase vil være kritisk for at forstå rollen som Purpur-tubulinacetylering.