a hisztonok Acetilezése
a leginkább vizsgált fehérjék, amelyek acetileződnek a lizin-lizin maradványokon, a H2A, H2B, Hg és H4 hisztonok, amelyekben a módosítás az amino-terminális farok domének több helyén történik, és a HMG fehérjék, amelyek különböző eukariótákban találhatók az élesztőtől az emberig . A fontos jellemzője az acetilezés a CC-lizin maradékok, hogy reverzibilis. A hisztonokat gyakran poszttranszlációs módosításoknak vetik alá, amelyek magukban foglalják a specifikus arginin, lizin, hisztidin, szerin és treonin maradványok acetilezését, metilezését és foszforilezését . Ezek a módosítások, amelyek közül sok reverzibilis is, mind csökkentik a hiszton farokszerkezetek pozitív töltéseit, ezáltal jelentősen megváltoztatva a hiszton-DNS kötődést, valamint a nukleoszómák, valamint a hisztonok és a szabályozó fehérjék közötti kölcsönhatásokat. A gcn5p, az első nukleáris hiszton-acetil-transzferáz (HAT) és az első hiszton-dezacetiláz (HDAC) felfedezései megállapították, hogy a hisztonok acetilezése fontos ellenőrző lépés a transzkripcióban . Néhány nukleáris kalap szintén jól ismert és széles körben jellemezhető transzkripciós faktorként. Nem meglepő, hogy a hiszton-acetiláció úgy tűnik, hogy befolyásolja más folyamatokat, beleértve a sejtciklus progresszióját, a kromoszóma dinamikáját, a DNS-replikációt, a rekombinációt és a javítást, a csendesítést és az apoptózist . Annak ellenére, hogy jelentős mennyiségű információ halmozódott fel a kalapokról, a hiszton-acetiláció pontos molekuláris szerepének megértése a kromatin összeállításában, a transzkripciós faktorok hozzáférhetősége és a nukleoszóma-átalakítás még mindig nem egyértelmű.
Több mint 20 kalap van, amelyek több családba tartoznak, az 1.táblázatban felsorolva. Minden kalap helyspecifikus és hiszton-specifikus módon működik, és a specifitás in vivo és in vitro eltérhet; olyan sokféleség, amely segíthet megmagyarázni, miért van olyan sok kalap. Figyelemre méltó, hogy egyes kalapok más kalapokhoz és koaktivátorokhoz kapcsolódnak, ami arra utal, hogy a komplexitás rétege még nem ismert. Fontos azonban megjegyezni, hogy a hiszton-acetilezés egyensúlyi egyensúlya úgy tűnik, hogy különböző hatással van a különböző génekre, különböző körülmények között. Az acetilezett fehérjékben a módosított lizineket körülvevő aminosav-szekvenciák összehangolása és az rch1 humán importin-XHamster fehérje mutagenezise arra utal, hogy a HAT felismerési motívum GKXXP lehet (az egybetűs aminosav kódban, az acetilezett aminosav-lizin maradékkal félkövér betűvel) .
hiszton-dezacetilázok
nagyszámú Hdac-t azonosítottak, amelyek közül sok a transzkripció coreprenseként működik . Az rpd3p és Hda1p élesztő dezacetilázokat a represszor fehérjék toborozzák a promoterekhez, ami a kromatin lokalizált deacetilezését okozza . A kromatin speciális régiói, beleértve a telomereket, a centromereket és a csendes élesztő párzási típusú lókuszokat, transzkripciósan inaktívak és hipoacetilezett heterokromatin-szerű (szorosan csomagolt) doméneket képeznek. Az élesztőben a heterokromatin képződést a sir2p, Sir3p és Sir4p hangtompító fehérjék közvetítik; Megállapították, hogy a Sir2p HDAC aktivitással rendelkezik. Érdekes módon a deacetilázokat néhány kromatin-átalakító komplexben detektálják, amelyek szabályozzák a kromatin szerkezetének változásait a kalapokkal együtt. A Hdac-k specifitásáról keveset tudunk, bár azt találták, hogy a HDACi nemcsak a hisztonokat, hanem az e2f1 transzkripciós faktort is dezacetilálhatja .
a HMG fehérjék Acetilezése
a HMG fehérjék a nem hiszton kromoszómális fehérjék heterogén családja, amelyek funkciója még mindig nem teljesen ismert, annak ellenére, hogy bőségesek és mindenütt jelen vannak. Ezen fehérjék egy részhalmaza tartalmazza a HMG domént, egy DNS-kötő motívumot, amely felismeri a hajlított DNS-t, vagy hajlítást indukál a lineáris duplex DNS-ben. Két poszttranszlációs módosítás, nevezetesen a foszforiláció és az acetilezés befolyásolja a HMG1 DNS-kötő tulajdonságait. Ez a fehérje reverzibilisen acetilezett a konzervált lizineknél a 2 .és 11. pozícióban , és kimutatták, hogy a hmg1 2. lizinnél történő monoacetilezése növeli a fehérje kötődési affinitását bizonyos típusú torz DNS-hez. Ez jelzi a HMG1 lehetséges részvételét a DNS-javításban, elkülönítve a nukleoprotein komplexekben betöltött építészeti szerepétől. Ezenkívül a HMG1 és a HMG2 szerepet játszott a fehérje-fehérje kölcsönhatásokban, és kimutatták, hogy megkönnyítik a szabályozó fehérjék – mint például a szteroid hormon receptorok, a Hox és a POU-domén fehérjék (fejlődési transzkripciós faktorok), a p53 (tumor szuppresszor) és a Tata box-kötő bazális transzkripciós faktorok – specifikus kötődését a cél DNS-szekvenciáikhoz .
transzkripciós faktorok Acetilezése
a magban a DNS szorosan több szerkezeti rendbe van csomagolva, a transzkripciós gép számára nem könnyű hozzáférhetőség. A lizinmaradékok acetilezése hisztonokban, hisztonszerű fehérjékben és nem hisztonfehérjékben (például transzkripciós faktorok) a közelmúltban jelent meg, mint a sejt által az elnyomott kromatin állapotok leküzdésére használt fő mechanizmus . Számos transzkripciós faktort azonosítottak a kalapok szubsztrátjaként, különösen a kalap CREB-kötő fehérje (CBP) és annak közeli homológ p300, amelyek a nukleáris receptor által aktivált gén transzkripció kofaktorai, valamint a p300/CBP-asszociált faktor (PCAF). Ezek a szubsztrátfehérjék közé tartoznak az e2f1-3 transzkripciós aktivátorok (részt vesznek a G1/S sejtciklus-átmeneten keresztüli progresszióban), a P53, a c-Jun (a mitogénekre adott válaszban szerepet játszó transzkripciós faktor), az eritroid KR Aplikációs transzkripciós faktor (EKLF), a transzkripciós koaktivátor GATA1, amely a megakariocita és az eritrocita differenciálódáshoz szükséges, az izomspecifikus differenciálódási szabályozó MyoD, a proto-onkogén c-myb terméke, a HMG fehérje HMGI(Y), a T-sejt faktor szabályozott transzkripciós aktivátor TCF (amely a Wnt jelátviteli fehérjéktől lefelé van), hepatocyta nukleáris faktor HNF-4, az Általános transzkripciós faktorok Tfiie és a Tfiif, eritrocita transzkripciós faktor NF-E2 ( MafG), és a szteroid hormon nukleáris receptor koaktivátor ACTR (és az ott található hivatkozások). Az új kalap szubsztrátok listája gyorsan növekszik. A transzkripciós faktorok acetilezése megváltoztathatja a DNS-kötődés képességét (E2F1, p53, EKLF, GATA1 és HNF-4 esetén), kölcsönhatásba léphet más fehérjékkel (c-Jun, TCF, ACTR és HNF-4), vagy a magban maradhat (HNF-4). Ezenkívül a PCAF, a p300 és a CBP autoacetilezhet, megkönnyítve az intramolekuláris átrendeződést a bromodomain (amely az acetil-lizint köti) és az acetilezett lizin(ek) között; ez a kölcsönhatás fontos lehet A HAT aktivitása és az acetilezett kromatinná alakuló komplexek toborzása szempontjából .
az acetilezésnek a DNS-kötő-fehérje funkcióra gyakorolt hatása a módosított hely elhelyezkedésétől függ a fehérjén belül. A p53, E2F1, EKLF és GATA-1 transzkripciós faktorok esetében az acetilezési hely közvetlenül a DNS-kötő domén mellett helyezkedik el, és az acetilezés stimulálja a DNS-kötődést . Ezzel szemben a hmgi-ben(Y) acetilezett lizinek a DNS-kötő doménen belül vannak, és a DNS-kötés megszakadását eredményezik. Így az acetilezés nem mindig stimulálja a transzkripciót.
az acetilezés szintén befolyásolja a fehérje-fehérje kölcsönhatásokat. Például a nukleáris szteroid hormon receptorok társulását az ACTR koaktivátorukkal az acetilezés gátolja . Nyilvánvaló, hogy a hiszton-acetilezés felismerési helyet hoz létre a bromodomain számára, amely motívum sok fehérjében konzerválódott, beleértve a kalapokat is . A hiszton-acetilezés megelőzheti az ATP-függő kromatin-átalakítási tevékenységek toborzását a transzkripciós aktiváció során. Különösen a HAT Gcn5p vesz részt az SWI/SNF kromatin-remodeling komplex promóterhez való kötődésének stabilizálásában, és úgy tűnik, hogy ez a kölcsönhatás a Gcn5p bromodomainon keresztül történik . Van néhány bizonyíték, amelyet az e2f1 transzkripciós faktor példáz, hogy az acetilezés növeli a fehérje felezési idejét .
A nukleáris import tényezők Acetilezése
a kalapok más nukleáris fehérjéket is megcélozhatnak. A különböző sejtfolyamatokban részt vevő fehérjék nagy csoportjának szűrése két nukleáris importfehérje azonosítását eredményezte, az Rch1 és az importin- ++ 7, mint az acetil-transzferáz CBP szubsztrátjai . A reakció specifikusnak tűnt, mert egy másik nukleáris import tényező, az importin-6ctb3 nem volt szubsztrátja a CBP-nek. Mind a P300, mind a CBP in vivo közvetítheti az Rch1 és az importin-antioxid7 acetilezését, valószínűleg a magban . Az acetilezett maradék, az ACL-Lys22, az Rch1 kötőhelyén belül található a másik nukleáris import faktor, az importin-ACL esetében, és a hely acetilezése elősegíti az in vitro kölcsönhatást az importin-ACL-vel . Így lehetséges, hogy a nukleáris behozatalt acetilezéssel lehet szabályozni, amelyet a p300/CBP kalapok közvetítenek.
a HAT enzimek szubsztrátokra történő célzása valószínűleg fontos, és szerepet játszhat más jelátviteli utak szabályozásában, amint azt az a megállapítás is jelzi, hogy a p53 foszforilezése stimulálja az acetilezést, valószínűleg a p53 és a p300 asszociációjának növelésével . Egyes bizonyítékok azt mutatják , hogy a kalapok aktivitását proliferációs és differenciálódási jelek szabályozzák, foszforilációval vagy hormonális jelzéssel. Például a CBP HAT aktivitását stimulálják a sejtciklus G1-S fázishatárán, az ACTR hormon által indukált acetilezése pedig elnyomja a nukleáris receptor funkciót. Ezek az eredmények együttesen ahhoz a hipotézishez vezettek, hogy az acetilezés olyan szabályozási módosítás, amely vetekszik a foszforilációval a sejtek jelátvitelében .
a tubulin Acetilezése
a mikrotubulusok hengeres citoszkeletális struktúrák, amelyek szinte minden eukarióta sejttípusban megtalálhatók, és számos sejtfolyamatban részt vesznek, beleértve a mitózist, a ciliáris és flagelláris motilitást, a vezikulák és organellák intracelluláris transzportját, és esetleg bizonyos sejtek morfológiájának meghatározásában . A mikrotubulusok szerkezeti alegysége a 100 kDa-S protein tubulin, amely a heterodimer komplexeket alkotó, fejtől farokig terjedő izoformákból áll, amelyek profilamentumokat alkotnak, majd oldalirányban alkotják a hengeres mikrotubulusok falát. A poszttranszlációs módosítás számos típusa befolyásolja a tubulin működését, beleértve az acetilezést, a foszforilezést, a poliglutamációt, a poliglikilezést és a detirozinációt . Ezeknek a módosításoknak a többsége reverzibilis, és az acetilezés kivételével mindegyik a tubulin-és a-sok-sok-sok-különböző karboxil-végállomáson fordul elő.
a tubulinok acetilezésének első bizonyítékát az egysejtű alga Polytomella flagelláris tubulinjával nyertük . A Tubulin-acetilezést azóta megfigyelték gerinceseknél, rovaroknál, fonálférgeknél és növényeknél, amelyek mindegyikében az acetilcsoport a lizin 40-amino-csoportjához kapcsolódik. A clagellated egysejtű alga Chlamydomonas-ból és az emlősök agyából megtisztított CC-tubulin acetiltranszferáz molekulatömege 62-67 kDa volt . Az enzim chlamydomonas-ból történő tisztítása során bizonyítékot nyertünk egy tubulin-dezacetilázra és egy inhibitorra az a-tubulin-acetil-transzferáz. A Chlamydomonas-ban a tubulin-acetil-transzferáz kétszeres előnyben részesíti a polimerizáltat az oldható tubulinnal szemben, de a HeLa-sejtekben az acetilezés elsősorban polimerizáció után következik be . Általában az acetilezés gyorsan – szinte azonnal-megtörténhet, ezért az acetilezett tubulin nem feltétlenül határolja el a régi mikrotubulusokat. Némi korrelációt találtak a tubulin-acetiláció és a mikrotubulus stabilitása között . Az acetilezett mikrotubulusok általában ellenállnak a gyógyszer által kiváltott szétszerelésnek, de a hideg által kiváltott szétszerelésnek nem, bár egyes sejtekben az acetilezett mikrotubulusok egy részhalmaza hidegálló . Még mindig nem világos, hogy hogyan határozzák meg az acetilezett mikrotubulusok intracelluláris térbeli szerveződését. Vannak olyan tényezők, amelyek korlátozzák az acetil-transzferáz enzim aktivitását bizonyos sejtes mikrotubulusokra és korlátozott régiókra: az ilyen tényezők közé tartoznak a mikrotubulusokhoz kapcsolódó map1b, MAP2 és a) fehérjék, amelyek fokozzák vagy gátolják az acetil-transzferáz és a mikrotubulusok kölcsönhatását . Egy másik lehetőség az, hogy a mikrotubulusok más citoszkeletális elemekkel vagy organellákkal való kölcsönhatása szabályozza az acetil-transzferáz enzim aktivitását.
az acetilezett mikrotubulusok szerepe a sejtekben továbbra is fontos megválaszolatlan kérdés. Az acetilezett tubulinra nincs szükség a túléléshez, és az argininnel helyettesített 40 lizinnel rendelkező ciliate Tetrahymena mutáns nem különböztethető meg a vad típustól . A fent említett 62-67 kDa-s-tubulin-acetiltranszferáz klónozása és analízise kritikus fontosságú lesz a CBC-tubulin-acetilezés szerepének megértéséhez.