histonien Asetylaatio
tutkituimpia ε-lysiinijäämiin asetyloituneita proteiineja ovat histonit H2A, H2B, Hg ja H4, joissa muutos tapahtuu useissa kohdissa aminoterminaalisissa häntädomeeneissa, sekä HMG-proteiinit, joita esiintyy useissa eukaryooteissa hiivasta ihmisiin . Ε-lysiinijäämien asetylaation tärkeä ominaisuus on se, että se on palautuva. Histoneille tehdään usein translaation jälkeisiä muutoksia, jotka sisältävät arginiini -, lysiini -, histidiini -, seriini-ja treoniinijäämien asetylaatiota, metylaatiota ja fosforylaatiota . Nämä muutokset, joista monet ovat myös palautuvia, vähentävät kaikki histonin häntärakenteiden positiivisia varauksia ja muuttavat siten merkittävästi histonin ja DNA: n sitoutumista sekä nukleosomien ja histonien ja säätelyproteiinien välisiä vuorovaikutuksia. Gcn5p: n, ensimmäisen ydinhistoriallisen histoniasetyylitransferaasin (HAT), ja ensimmäisen histonideasetylaasin (HDAC), löydöt osoittivat, että histonien asetylaatio on tärkeä kontrolloiva vaihe transkriptiossa . Osa ydinhatuista tunnetaan myös hyvin ja niitä luonnehditaan laajasti transkriptiotekijöiksi. Ei ole yllättävää, että histoniasetylaatio näyttää vaikuttavan muihin prosesseihin, mukaan lukien solusyklin eteneminen, kromosomidynamiikka, DNA: n replikaatio, rekombinaatio ja korjaus, hiljentäminen ja apoptoosi . Huolimatta merkittävästä tietojen kertymisestä hatuissa, histoniasetylaation tarkan molekyyliroolin ymmärtäminen kromatiinin kokoonpanossa, transkriptiotekijöiden ja nukleosomin uudelleenmuodostuksen saavutettavuus on edelleen vaikeasti saavutettavissa.
on yli 20 hattua, jotka kuuluvat useampaan sukuun, jotka on lueteltu taulukossa 1. Kaikki hatut toimivat paikkasidonnaisesti ja histonikohtaisesti, ja spesifisyys voi vaihdella in vivo ja in vitro; tällainen monimuotoisuus, joka voi auttaa selittämään, miksi hattuja on niin paljon. Huomattavaa on, että jotkut Hatut yhdistetään toisiin hattuihin ja koaktivaattoreihin, mikä viittaa monimutkaisuuteen, jota ei vielä ymmärretä. On kuitenkin tärkeää huomata, että histoniasetylaation vakaan tilan tasapaino näyttää vaikuttavan eri geeneihin eri ympäristöissä. Modifioituja lysiinejä ympäröivien aminohapposekvenssien linjaus asetyloiduissa proteiineissa ja ihmisen importiini-α-proteiinin Rch1 mutageneesi viittaavat siihen, että Hatin tunnistusmotiivi voi olla GKXXP (yksikirjaiminen aminohappokoodi, lihavoitu asetyloitu ε-lysiinijäämä) .
Histonideasetylaaseista
on nyt tunnistettu suuri määrä HDAC-yhdisteitä, joista monet toimivat transkription koreptoreina . Hiivan deasetylaasit Rpd3p ja Hda1p siirtyvät repressoriproteiinien avulla promoottoreiksi aiheuttaen kromatiinin paikallisen deasetylaation . Kromatiinin erikoistuneet alueet, kuten telomeerit, centromeerit ja hiljaiset hiivatyyppiset lokukset, ovat transkriptioiden mukaan inaktiivisia ja muodostavat hypoasetyloituja heterokromatiinin kaltaisia (tiiviisti pakattuja) domeeneja. Heterokromatiinin muodostumista hiivassa välittävät hiljentävät proteiinit Sir2p, Sir3p ja Sir4p; Sir2p: llä on todettu olevan HDAC-aktiivisuutta. Mielenkiintoista on, että deasetylaaseja havaitaan eräissä kromatiinin remodelaatiokomplekseissa, jotka säätelevät kromatiinin rakenteen muutoksia yhdessä hattujen kanssa. Hdacien spesifisyydestä tiedetään vain vähän, vaikka on havaittu, että HDACi voi deasetyloida histonien lisäksi myös transkriptiotekijän E2F1 .
HMG-proteiinien Asetylaatio
HMG-proteiinit ovat heterogeeninen kromosomiproteiinien ryhmä, jonka toimintaa ei ole vielä täysin ymmärretty niiden runsaudesta ja ubikviteetista huolimatta. Näiden proteiinien alajoukossa on HMG-domeeni, DNA: ta sitova motiivi, joka tunnistaa taipuneen DNA: n tai indusoi taipumisen lineaarisessa duplex-DNA: ssa. Kaksi translaation jälkeistä modifikaatiota eli fosforylaatio ja asetylaatio vaikuttavat HMG1: n DNA: ta sitoviin ominaisuuksiin. Tämä proteiini asetyloituu reversiibelisti säilyneissä lysiineissä kohdissa 2 ja 11, ja on osoitettu, että monoasetylaatio HMG1: n lysiinissä 2 lisää proteiinin sitoutumisaffiniteettia joihinkin vääristyneen DNA: n tyyppeihin . Tämä viittaa hmg1: n mahdolliseen osallistumiseen DNA: n korjaukseen erillään sen ”arkkitehtonisesta” roolista nukleoproteiinikomplekseissa. Myös hmg1 ja HMG2 ovat osallistuneet proteiini-proteiini-vuorovaikutuksiin, ja niiden on osoitettu helpottavan säätelyproteiinien – kuten steroidihormonireseptorien, Hox-ja POU-domeenin proteiinien (kehitykselliset transkriptiotekijät), p53: n (tuumorisuppressori) ja TATA – laatikon-sitovat basaaliset transkriptiotekijät-erityistä sitoutumista niiden kohde-DNA-sekvensseihin .
transkriptiotekijöiden Asetylaatio
tumassa DNA on tiiviisti pakattuna useampaan rakennekategoriaan, eikä transkriptiokoneisto ole helposti saavutettavissa. Lysiinijäämien asetylaatio histoneissa, histonin kaltaisissa proteiineissa ja ei-histoniproteiineissa (kuten transkriptiotekijöissä) on viime aikoina noussut tärkeäksi mekanismiksi, jota solu käyttää tukahdutettujen kromatiinitilojen voittamiseen . Hattujen substraateiksi on tunnistettu useita transkriptiotekijöitä, erityisesti hattujen CREB-binding protein (CBP) ja sen läheisen homolog p300, jotka ovat nuclear-receptor-activated geenin transkription kofaktoreita, ja P300/CBP-associated factor (PCAF). Näitä substraattiproteiineja ovat transkriptioaktivaattorit E2F1-3 (mukana etenemässä läpi G1/s solusyklin siirtymisen), P53, c-Jun (transkriptiotekijä, joka osallistuu mitogeenien vasteeseen), erytroidinen Krüppelin kaltainen transkriptiotekijä (EKLF), transkriptiokoaktivaattori GATA1, jota tarvitaan megakaryosyyttien ja erytrosyyttien erilaistumiseen, lihaskohtainen differentiaatiosäätelijä MyoD, proto-onkogeenin C-myb tuote, HMG-proteiini HMGI(Y), T-solu tekijä säännelty transkription aktivaattori TCF (joka on virtaussuunnassa Wnt signalointi proteiineja), hepatosyyttien ydintekijä HNF-4, yleiset transkriptiotekijät TFIIEß ja tfiif, erytrosyyttien transkriptiotekijä NF-E2(MafG) ja steroidihormonien ydinreseptorin koaktivaattori ACTR ( ja viittaukset siihen). Uusien hattujen alustojen lista kasvaa nopeasti. Transkriptiotekijöiden asetylaatio voi muuttaa niiden kykyä sitoa DNA: ta (e2f1, p53, EKLF, GATA1 ja HNF-4), vuorovaikutuksessa muiden proteiinien kanssa (c-Jun, TCF, ACTR ja HNF-4) tai jäädä tumaan (HNF-4). Lisäksi PCAF, p300 ja CBP voivat autoasetyloida, mikä helpottaa bromodomaiinin (joka sitoo asetyylilysiiniä) ja asetyloidun lysiinin(s) välisiä intramolekulaarisia uudelleenjärjestelyjä; tämä yhteisvaikutus voi olla tärkeä HAT-toiminnan kannalta ja remodelaatiokompleksien rekrytoimiseksi asetyloituun kromatiiniin .
asetylaation vaikutus DNA: han sitoutuvan proteiinin toimintaan riippuu modifioidun kohdan sijainnista proteiinissa. Transkriptiotekijöiden p53, E2F1, EKLF ja GATA-1 tapauksessa asetylaatiopaikka sijaitsee suoraan DNA: ta sitovan domeenin vieressä, ja asetylaatio stimuloi DNA: n sitoutumista . Sen sijaan HMGI: n(Y) sisällä asetyloituneet lysiinit ovat DNA: ta sitovan domeenin sisällä ja aiheuttavat DNA: n sitoutumisen häiriöitä. Asetylaatio ei siis aina stimuloi transkriptiota.
Asetylaatio vaikuttaa myös proteiinin ja proteiinin välisiin vuorovaikutuksiin. Asetylaatio estää esimerkiksi ydinaseiden steroidihormonireseptorien liittymistä koaktivaattoriinsa ACTR: ään . Ilmeisesti histoniasetylaatio luo tunnistuspaikan bromodomaiinille, joka on monissa proteiineissa, kuten hatuissa, säilyvä motiivi . Histoniasetylaatio saattaa edeltää transkriptioaktivaation aikana ATP: stä riippuvaista kromatiinin remodeloivaa toimintaa. Erityisesti HAT Gcn5p osallistuu Swi/SNF-kromatiinin remodelointikompleksin sitoutumisen stabilointiin promoottoriin, ja tämä vuorovaikutus näyttää välittyvän gcn5p-bromodomaiinin kautta . On olemassa joitakin todisteita, esimerkkinä transkriptiotekijä E2F1, että asetylaatio lisää proteiinin puoliintumisaikaa .
ydintuontitekijöiden Asetylaatio
hatut voivat kohdistua myös muihin ydinproteiineihin. Eri soluprosesseihin osallistuneiden suuren valkuaisainejoukon seulonnan tuloksena tunnistettiin asetyylitransferaasi CBP: n substraateiksi kaksi ydinproteiinia, Rch1 ja importiini-α7 . Reaktio vaikutti erityiseltä, koska toinen ydinvoiman tuontitekijä, importiini-α3, ei ollut CBP: n substraatti. Sekä P300 että CBP voivat välittää rch1: n ja importiini-α7: n asetylaatiota in vivo, todennäköisimmin tumassa . Asetyloitu jäännös, ε-Lys22, on sitoutumiskohdassa rch1 toisen ydintekijän, importin-β: n, osalta, ja paikan asetylaatio edistää interaktiota importin-β: n kanssa in vitro . Näin ollen on mahdollista, että ydinvoiman tuontia voidaan säädellä asetylaatiolla, jota välittävät P300/CBP-Hatut.
HAT-entsyymien kohdentaminen substraatteihinsa on todennäköisesti tärkeää, ja sillä voi olla merkitystä muiden signalointireittien säätelyssä, mistä on osoituksena havainto, että p53: n fosforylaatio stimuloi sen asetylaatiota, luultavasti lisäämällä p53: n ja p300: n välistä yhteyttä . Joidenkin todisteiden mukaan hattujen toimintaa säätelevät proliferaatio-ja erilaistumissignaalit fosforylaation tai hormonaalisen signaloinnin kautta. Esimerkiksi CBP: n HAT-aktiivisuus stimuloituu solusyklin G1-s-vaiherajalla, ja ACTR: n hormonien aiheuttama asetylaatio tukahduttaa ydinreseptoritoiminnan. Yhdessä nämä tulokset ovat johtaneet olettamukseen, että asetylaatio on säätelymuutos, joka voi kilpailla fosforylaation kanssa solujen signaloinnissa .
tubuliinin Asetylaatio
Mikrotubulukset ovat lieriömäisiä sytoskeletaalisia rakenteita, joita esiintyy lähes kaikissa eukaryoottisissa solutyypeissä ja jotka osallistuvat hyvin erilaisiin soluprosesseihin, kuten mitoosiin, sädekehän ja flagellarin liikkuvuuteen, rakkuloiden ja organellien solunsisäiseen kuljetukseen ja mahdollisesti tiettyjen solujen morfologian määrittämiseen . Mikrotubulusten rakenteellinen alayksikkö on 100 kDa: n proteiinitubuliini, joka koostuu α-ja β-isoformeista, jotka muodostavat heterodimeerisiä komplekseja ja liittyvät päästä häntään muodostaen profilamentteja ja sitten sivusuunnassa lieriömäisten mikrotubulusten seinämiä. Useat translaation jälkeiset modifikaatiot vaikuttavat tubuliinin toimintaan, mukaan lukien asetylaatio, fosforylaatio, polyglutamaatio, polyglysylaatio ja detyrosinaatio . Suurin osa näistä muunnoksista on palautuvia ja asetylaatiota lukuun ottamatta kaikki tapahtuvat tubuliinin α-Ja β-alayksiköiden hyvin vaihtelevassa karboksyylitermiinissä.
ensimmäinen näyttö tubuliinien asetylaatiosta saatiin yksisoluisesta alga Polytomellasta saadulla flagellaarisella tubuliinilla . Tubuliini-asetylaatiota on sittemmin havaittu selkärankaisilla, hyönteisillä, sukkulamatoilla ja kasveilla, joissa kaikissa asetyyliryhmä on kiinnittynyt lysiini 40: n ε-aminoryhmään. Α-tubuliini-asetyylitransferaasi puhdistettiin flagelloiduista yksisoluisista Alga Klamydomonoista ja nisäkkäiden aivoista, ja sen molekyylimassa oli 62-67 kDa . Klamydomonas-entsyymiä puhdistettaessa saatiin näyttöä tubuliinideasetylaasista ja α-tubuliiniasetyylitransferaasin estäjästä. Klamydomonoissa tubuliini-asetyylitransferaasi on kaksikertainen polymeroituva liukoiseen tubuliiniin verrattuna, mutta HeLa-soluissa asetylaatio tapahtuu pääasiassa polymeroitumisen jälkeen . Yleensä asetylaatio voi tapahtua nopeasti-lähes välittömästi-eikä asetyloitu tubuliini siksi välttämättä rajaa vanhoja mikrotubuluksia. Α-tubuliinin asetylaation ja mikrotubuluksen stabiilisuuden välillä on havaittu jonkinasteista korrelaatiota . Asetyloidut Mikrotubulukset kestävät yleensä lääkkeen aiheuttamaa purkamista, mutta eivät kylmän aiheuttamaa purkamista, vaikka joissakin soluissa asetyloitujen mikrotubulusten osajoukko on kylmänkestävä . On kuitenkin vielä epäselvää, miten asetyloitujen mikrotubulusten solunsisäinen tilajärjestely määritetään. Jotkin tekijät saattavat rajoittaa asetyylitransferaasientsyymin aktiivisuutta tiettyihin solutubuluksiin ja rajoitetuille alueille: tällaisia tekijöitä ovat esimerkiksi mikrotubulukseen liittyvät proteiinit MAP1B, MAP2 ja τ, jotka joko tehostavat tai estävät asetyylitransferaasin vuorovaikutusta mikrotubulusten kanssa . Toinen mahdollisuus on, että mikrotubulusten vuorovaikutus muiden sytoskeletaalisten elementtien tai organellien kanssa säätelee asetyylitransferaasientsyymin toimintaa.
asetyloitujen mikrotubulusten rooli soluissa on edelleen tärkeä kysymys, johon ei ole saatu vastausta. Asetyloitua tubuliinia ei tarvita selviytymiseen, ja ciliate Tetrahymena-mutanttia, jonka lysiini 40 on korvattu arginiinilla, ei voi erottaa luonnonvaraisesta tyypistä . Edellä mainitun 62-67 kDa: n α-tubuliini-asetyylitransferaasin Kloonaus ja analysointi on ratkaisevan tärkeää α-tubuliini-asetylaation merkityksen ymmärtämiseksi.