acetylering van histonen
de meest bestudeerde eiwitten die geacetyleerd zijn op ε-lysineresiduen zijn histonen H2A, H2B, Hg en H4, waarbij de modificatie plaatsvindt op meerdere plaatsen in de amino-terminale staartdomeinen, en de HMG-eiwitten, die voorkomen in een verscheidenheid aan eukaryoten, van gist tot mensen . Het belangrijke kenmerk van acetylering van ε-lysineresiduen is dat het omkeerbaar is. Histones worden vaak onderworpen aan post-Vertalende wijzigingen die acetylation, methylation, en phosphorylation van specifieke arginine, lysine, histidine, serine en threonineresidu ‘ s omvatten . Deze wijzigingen, waarvan velen ook omkeerbaar zijn, allen verminderen de positieve ladingen van Histon-staart structuren, waardoor de Histon-DNA-band, en de interactie tussen nucleosomen en tussen histones en regelgevende proteã nen beduidend veranderen. De ontdekkingen van Gcn5p, de eerste nucleaire Histon acetyltransferase (HAT), en van de eerste Histon deacetylase (HDAC), stelden vast dat acetylering van histonen een belangrijke controlerende stap in transcriptie is . Sommige van de nucleaire hoeden zijn ook bekend en uitgebreid gekarakteriseerd als transcriptiefactoren. Niet verrassend, histone acetylation schijnt om andere processen, met inbegrip van cel-cyclusvooruitgang, chromosoomdynamica, de replicatie van DNA, nieuwe combinatie en reparatie, het tot zwijgen brengen, en apoptosis te beà nvloeden . Ondanks significante accumulatie van informatie over hoeden, is het begrip van de nauwkeurige moleculaire rol van histone acetylation in de assemblage van chromatin, de toegankelijkheid van transcriptiefactoren en nucleosome het remodelleren nog ongrijpbaar.
Er zijn meer dan 20 hoeden die in verschillende families vallen, vermeld in Tabel 1. Alle hoeden handelen op een plaats-specifieke en histone-specifieke manier, en de specificiteit kan in vivo en in vitro verschillen; dergelijke diversiteit die kan helpen om te verklaren waarom er zo veel hoeden zijn. Opmerkelijk is dat sommige hoeden worden geassocieerd met andere hoeden en coactivators, wat een laag van complexiteit suggereert die nog niet is begrepen. Het is belangrijk om op te merken, echter, dat de steady-state balans van histone acetylation om verschillende gevolgen op verschillende genen in verschillende montages lijkt uit te oefenen. De uitlijning van de aminozuursequenties rond gemodificeerde lysines in geacetyleerde eiwitten en mutagenese van het humane importine-α-eiwit Rch1 suggereert dat het hat-herkenningsmotief GKXXP kan zijn (in de enkelvoudige aminozuurcode, met het geacetyleerde ε-lysineresidu vetgedrukt) .
Histondeacetylasen
een groot aantal Hdac ‘ s is nu geïdentificeerd, waarvan vele als corepressoren voor transcriptie werken . De gistdeacetylases Rpd3p en Hda1p worden gerekruteerd door repressorproteã nen aan promotors, veroorzakend een gelokaliseerde deacetylation van chromatin . De gespecialiseerde gebieden van chromatin, met inbegrip van telomeren, centromeres, en stille gist paring-type loci, zijn transcriptionally inactief en vormen hypoacetylated heterochromatin-als (strak verpakte) domeinen. De vorming van Heterochromatin in gist wordt bemiddeld door het tot zwijgen brengen proteã NEN Sir2p, Sir3p, en Sir4p; Sir2p heeft HDAC-activiteit. Interessant, worden deacetylases ontdekt in sommige chromatin-remodellerende complexen, die veranderingen in chromatinstructuur, samen met hoeden regelen. Er is weinig bekend over de specificiteit van HDACs, hoewel is gebleken dat HDACi niet alleen histonen maar ook de transcriptiefactor E2F1 kan deactiveren .
acetylering van HMG-eiwitten
HMG-eiwitten zijn een heterogene familie van niet-histonchromosomale eiwitten waarvan de functie nog steeds niet volledig is begrepen, ondanks hun abundantie en alomtegenwoordigheid. Een subset van deze proteã nen bevat het HMG-domein, een DNA-bindend motief dat gebogen DNA erkent of het buigen in lineair duplexdna induceert. Twee post-Vertalende wijzigingen, namelijk phosphorylation en acetylation, beà nvloeden de DNA-bindende eigenschappen van HMG1. Dit eiwit wordt reversibel geacetyleerd bij geconserveerde lysines op posities 2 en 11, en er is aangetoond dat monoacetylering bij lysine 2 van HMG1 de bindingsaffiniteit van het eiwit voor sommige types van vervormd DNA verhoogt . Dit wijst op de mogelijke betrokkenheid van HMG1 bij DNA-reparatie, los van zijn ‘architecturale’ rol in nucleoproteïnecomplexen. Ook, zijn HMG1 en HMG2 betrokken bij eiwit-eiwitinteractie en zijn getoond om de specifieke band van regelgevende proteã nen – zoals steroid hormoonreceptoren, Hox en Pou-domein proteã nen (ontwikkelingstranscriptiefactoren), p53 (een tumorontstoringsapparaat), en de Tata doos-bindende basale transcriptiefactoren – aan hun doeldna opeenvolgingen te vergemakkelijken .
acetylering van transcriptiefactoren
in de kern is DNA stevig verpakt in verschillende orden van structuur zonder gemakkelijke toegankelijkheid voor de transcriptiemachines. Acetylation van lysineresidu ‘ s binnen histones, histone-als proteã NEN, EN niet-histone proteã nen (zoals transcriptiefactoren) is onlangs naar voren gekomen als een belangrijk mechanisme dat door de cel wordt gebruikt om onderdrukte chromatinestaten te overwinnen . Verschillende transcriptiefactoren zijn geïdentificeerd als substraten voor hoeden, in het bijzonder voor de hoeden CREB-bindende eiwit (CBP) en zijn close homolog p300, die cofactoren zijn van nucleair-receptor-geactiveerde gen transcriptie, en p300/CBP-geassocieerde factor (PCAF). Deze ondergrond eiwitten zijn de transcriptionele activators E2F1-3 (betrokken bij de voortgang door middel van G1/S cel-cyclus overgang), P53, c-Jun (een transcriptie factor die betrokken zijn in de reactie op mitogens), de erythroid Krüppel-zoals transcriptie factor (EKLF), de transcriptionele coactivator GATA1 dat is vereist voor megakaryocyte en afbraak van rode bloedcellen differentiatie, de spier-specifieke differentiatie toezichthouder MyoD, het product van de proto-oncogen c-myb, de HMG-eiwit HMGI(Y) de T-cel factor geregeld transcriptie activator TCF (die stroomafwaarts van de Wnt signalering eiwitten), hepatocyt nucleaire factor HNF-4, de Algemene transcriptiefactoren TFIIEß en TFIIF, erytrocyt transcriptiefactor NF-E2 (MafG), en de steroïde hormoon nucleaire receptor COACTIVATOR ACTR ( en verwijzingen daarin). De lijst van de nieuwe hoed substraten groeit snel. Acetylation van transcriptiefactoren kan hun capaciteit veranderen om DNA te binden (in de gevallen van E2F1, p53, EKLF, GATA1, en HNF-4), om met andere proteã nen (C-Jun, TCF, ACTR, en HNF-4) in wisselwerking te staan, of om in de kern (HNF-4) te blijven. Bovendien kunnen PCAF, p300 en CBP autoacetyleren, waardoor intramoleculaire herschikkingen tussen het bromodomain (dat acetyl-lysine bindt) en de geacetyleerde lysine(s) worden vergemakkelijkt; deze interactie kan belangrijk zijn voor de HAT-activiteit en voor de rekrutering van remodelleringscomplexen tot geacetyleerd chromatine .
het effect van acetylering op de DNA-binding-eiwitfunctie hangt af van de locatie van de gemodificeerde locatie binnen het eiwit. In het geval van de transcriptiefactoren p53, E2F1, EKLF, en GATA-1, wordt de acetylationplaats gevestigd direct naast het DNA-bindende domein, en acetylation bevordert de band van DNA . In tegenstelling, zijn de lysines geacetyleerd binnen HMGI(Y) binnen het DNA-bindende domein en resulteren in verstoring van de band van DNA. Aldus, bevordert acetylation transcriptie niet altijd.
acetylering beïnvloedt ook eiwit-eiwitinteracties. Bijvoorbeeld, wordt de Vereniging van nucleaire steroid hormoonreceptoren met hun COACTIVATOR ACTR geremd door acetylation . Blijkbaar genereert histonacetylering een herkenningsplaats voor het bromodomain, een motief dat in veel eiwitten, waaronder Hoeden, wordt bewaard . Histone acetylation kan de rekrutering van ATP-afhankelijke chromatin-remodellering activiteiten tijdens transcriptional activering voorafgaan. In het bijzonder is HAT Gcn5p betrokken bij het stabiliseren van de binding van het SWI/SNF chromatine-remodelleringscomplex aan een promotor, en deze interactie lijkt via het gcn5p bromodomain te worden gemedieerd . Er is één of ander bewijsmateriaal, dat door de transcriptiefactor E2F1 wordt geïllustreerd, dat acetylation de halveringstijd van de proteã ne verhoogt .
acetylering van nucleaire importfactoren
Petten kan ook gericht zijn op andere nucleaire eiwitten. Een screen van een grote set eiwitten die betrokken zijn bij verschillende cellulaire processen resulteerde in de identificatie van twee kerneiwitten, RCH1 en importin-α7, als substraten voor het acetyltransferase CBP . De reactie leek specifiek te zijn omdat een andere nucleaire importfactor, importin-α3, geen substraat was voor het CBP. Zowel p300 als CBP kunnen acetylering van Rch1 en importin-α7 in vivo bemiddelen, hoogstwaarschijnlijk in de kern . Het geacetyleerde residu, ε-Lys22, ligt binnen de bindingsplaats in Rch1 voor de andere kernimportfactor, importin-β, en acetylering van de plaats bevordert de interactie met importin-β in vitro . Het is dus mogelijk dat de invoer van kernenergie kan worden gereguleerd door acetylering, gemedieerd door de P300/CBP Petten.
het richten van HAT-enzymen op hun substraten is waarschijnlijk belangrijk en kan een rol spelen in de regulatie door andere signaalwegen, zoals blijkt uit de bevinding dat fosforylering van p53 de acetylering ervan stimuleert, waarschijnlijk door de associatie van p53 met p300 te vergroten . Sommige aanwijzingen wijzen erop dat de activiteit van hoeden wordt gereguleerd door proliferatie en differentiatie signalen , via fosforylatie of hormonale signalering. Bijvoorbeeld, de HAT activiteit van CBP wordt gestimuleerd op de G1-S fase grens van de celcyclus, en hormoon-geïnduceerde acetylering van ACTR onderdrukt nucleaire receptor functie. Samen, hebben deze resultaten tot de hypothese geleid dat acetylation een regelgevende wijziging is die phosphorylation in cel het signaleren kan rivaliseren .
acetylering van tubuline
microtubuli zijn cilindrische cytoskeletale structuren die worden aangetroffen in bijna alle eukaryotische celtypen en betrokken zijn bij een grote verscheidenheid aan cellulaire processen, waaronder mitose, ciliaire en flagellaire motiliteit, intracellulair transport van blaasjes en organellen, en mogelijk bij het bepalen van de morfologie van bepaalde cellen . De structurele subeenheid van microtubuli is het 100 kDa-eiwit tubuline, dat bestaat uit α-En β-isovormen die heterodimere complexen vormen en kop-tot-staart associëren om profilamenten te vormen en dan lateraal om de wanden van cilindrische microtubuli te vormen. Verscheidene types van post-Vertalende wijziging beà nvloeden tubulinefunctie, met inbegrip van acetylation, phosphorylation, polyglutamation, polyglycylation, en detyrosination . De meeste van deze modificaties zijn reversibel en alle, behalve acetylering, treden op aan de zeer variabele carboxyltermini van tubuline α En β-subeenheden.
het eerste bewijs voor acetylering van tubulines werd verkregen met een flagellaire tubuline uit de eencellige Polytomella algen . Tubulineacetylering is sindsdien waargenomen bij gewervelde dieren, insecten, nematoden en planten, waarbij de acetylgroep aan de ε-aminogroep van lysine 40 is gehecht. Het α-tubuline acetyltransferase werd gezuiverd uit de gegesgelde eencellige alg Chlamydomonas en uit de zoogdierhersenen en bleek een molecuulmassa te hebben van 62-67 kDa . Tijdens de zuivering van het enzym uit Chlamydomonas werd bewijs verkregen voor een tubulinedeacetylase en voor een remmer van α-tubuline acetyltransferase. In Chlamydomonas, vertoont de tubuline acetyltransferase een tweevoudige voorkeur voor gepolymeriseerde boven oplosbare tubuline, maar in HeLa cellen komt de acetylering hoofdzakelijk na polymerisatie voor . Over het algemeen, kan acetylation snel gebeuren – bijna onmiddellijk – en geacetyleerde tubuline daarom niet noodzakelijk oude microtubules afbakenen. Er is enige correlatie gevonden tussen α-tubulineacetylering en stabiliteit van de microtubule . Geacetyleerde microtubules verzetten zich algemeen tegen drug-veroorzaakte demontage maar niet koud-veroorzaakte demontage, hoewel in sommige cellen een subset van geacetyleerde microtubules koud-bestand is . Het is nog onduidelijk, nochtans, hoe de intracellular ruimtelijke organisatie van geacetyleerde microtubules wordt bepaald. Er kunnen enkele factoren zijn die de acetyltransferase enzymactiviteit beperken tot bepaalde cellulaire microtubuli en tot beperkte gebieden.: de kandidaten voor dergelijke factoren omvatten de microtubule-geassocieerde proteã nen MAP1B, MAP2 en τ, Die of de interactie van acetyltransferase met microtubules verbeteren of remmen . Een andere mogelijkheid is dat het samenspel van microtubules met andere cytoskeletal elementen of organellen acetyltransferase enzymactiviteit regelt.
de rol van geacetyleerde microtubuli in cellen blijft een belangrijke onbeantwoorde vraag. Geacetyleerd tubuline is niet nodig om te overleven, en een mutant van het ciliaat Tetrahymena met lysine 40 vervangen door arginine is niet te onderscheiden van het wildtype . Klonen en analyse van de hierboven genoemde 62-67 kDa α-tubuline acetyltransferase zullen van cruciaal belang zijn voor het begrijpen van de rol van α-tubuline acetylering.