WikiDer > Гистон H4

Histone H4
Гистон H4, семейство 3
Идентификаторы
СимволH4F3
Ген NCBI3023
HGNC4780
UniProtP62805
Прочие данные
LocusChr. 3 q13.13
Основные единицы структуры хроматина

Гистон H4 один из пяти основных гистон белки участвует в структуре хроматин в эукариотический клетки. Имея главный глобулярный домен и длинный N-концевой хвост, H4 участвует в структуре нуклеосома организации "бусы на нитке". Гистоновые белки сильно посттрансляционно модифицированы. Ковалентно связанные модификации включают ацетилирование и метилирование N-концевых хвостов. Эти изменения могут изменить экспрессия генов расположен на ДНК, связанной с его родительским октамером гистонов.[1][2] Гистон H4 является важным белком в структуре и функции хроматина, где варианты его последовательности и состояния вариабельной модификации, как полагают, играют роль в динамической и долгосрочной регуляции генов.

Генетика

Гистон H4 кодируется множеством генов в разных локусах, включая:HIST1H4A, HIST1H4B, HIST1H4C, HIST1H4D, HIST1H4E, HIST1H4F, HIST1H4G, HIST1H4H, HIST1H4I, HIST1H4J, HIST1H4K, HIST1H4L, HIST2H4A, HIST2H4B, HIST4H4.

Эволюция

Гистоновые белки являются одними из наиболее консервативных эукариотических белков. Например, аминокислотная последовательность гистона H4 гороха и коровы различается только в 2 из 102 положений. Эта эволюционная консервация предполагает, что функции гистоновых белков включают почти все их аминокислоты, так что любое изменение вредно для клетки. Большинство изменений в гистоновых последовательностях приводит к летальному исходу; те немногие, которые не являются летальными, вызывают изменения в характере экспрессии генов, а также другие аномалии.[3]

Структура

Гистон H4 представляет собой белок из 102–135 аминокислот, который разделяет структурный мотив, известный как гистоновая складка, образованный из трех а-спиралей, соединенных двумя петлями. Гистоновые белки H3 и H4 связываются с образованием димера H3-H4, два из этих димеров H3-H4 объединяются с образованием тетрамер. Этот тетрамер далее объединяется с двумя димерами H2a-H2b с образованием компактного Октамер гистонов основной.[3]

Варианты последовательности

Гистон H4 является одним из самых медленно развивающихся белков, и, по-видимому, не существует известных вариантов последовательности гистона H4. Однако существуют гены H4, которые конститутивно экспрессируются на протяжении клеточного цикла и кодируют белки, идентичные по последовательности основному H4.[4] Причина отсутствия вариантов последовательности остается неясной.

Альтернативный перевод

Остеогенный ростовой пептид (OGP) представляет собой пептид из 14 аминокислот, полученный путем альтернативной трансляции мРНК гистона H4, разделяющий C-терминал последовательность ALKRQGRTLYGFGG гистона H4. Он содержится в кровообращении человека и крысы, а также в регенерирующем костном мозге. В сыворотке крови обязательно α2M вместе с двумя другими связывающими белками, которые четко не идентифицированы. Специфический рецептор не идентифицирован, но выяснены некоторые сигнальные пути, участвующие в его функции регенерации костей.[5]

Посттрансляционные модификации

Эукариотические организмы могут продуцировать небольшие количества специализированных вариантных гистонов ядра, которые отличаются по аминокислотной последовательности от основных. Эти варианты с множеством ковалентных модификаций на N-конце могут быть добавлены к гистонам, что делает возможными различные структуры хроматина, необходимые для функции ДНК у высших эукариот. Возможные модификации включают метилирование (моно-, ди- или три-метилирование) или ацетилирование на хвостах.[3]

Метилирование

Метилирование гистонов происходит по аминокислотным остаткам аргинина, лизина и гистидина. Моно-, ди- или три-метилирование было обнаружено на гистонах H2A, H3 и H4.[6] Метилирование гистонов связано с различными клеточными функциями, такими как транскрипция, репликация ДНК и ответ на повреждение ДНК, включая репарацию, образование гетерохроматина и перепрограммирование соматических клеток. Среди этих биологических функций наиболее изучены репрессия и активация транскрипции.[6] Исследования показали, что метилирование H4R3 с помощью PRMT1 (гистон-метилтрансфераза), по-видимому, существенно in vivo для установления или поддержания широкого спектра «активных» модификаций хроматина. Также метилирования гистона H4 с помощью PRMT1 было достаточно, чтобы позволить последующее ацетилирование на N-концевом хвосте. Однако ацетилирование H4 ингибирует его метилирование с помощью PRMT1.[7]

Ацетилирование

Считается, что ацетилирование гистонов расслабляет конденсированный гетерохроматин, поскольку отрицательный заряд ацетильных групп может отталкивать заряды фосфатного остова ДНК, тем самым снижая аффинность связывания гистонов с ДНК. Эта гипотеза была подтверждена открытием гистонацетилтрансфераза (HAT) активность нескольких комплексов активаторов транскрипции.[6] Ацетилирование гистонов влияет на структуру хроматина по-разному. Во-первых, он может предоставить метку для связывания белков, которые содержат области, распознающие ацетилированные хвосты. Во-вторых, он может блокировать функцию ремоделеров хроматина.[8] В-третьих, нейтрализует положительный заряд лизинов.[8] Ацетилирование гистона H4 по лизину 16 (H4K16ac) особенно важен для структуры и функции хроматина у различных эукариот и катализируется специфическими гистоноволизин ацетилтрансферазами (HAT). H4K16 особенно интересен, потому что это единственный ацетилируемый сайт N-концевого хвоста H4, и он может влиять на формирование компактной структуры хроматина более высокого порядка.[8] Гипоацетилирование H4K16, по-видимому, вызывает задержку рекрутирования Ремонт ДНК белки к сайтам Повреждение ДНК на мышиной модели синдрома преждевременного старения Hutchinson Gilford прогерия.[9] H4K16Ac также играет роль в активации транскрипции и поддержании эухроматин.[10]

Список модификаций H4

H4S1p

H4R3me

H4K5ac

H4K8ac

H4K12ac

H4K16ac

H4K16adp

H4K20me

H4S47o-p

H4K91ac

H4K91ub[11]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Бхасин М, Райнхерц Э.Л., Реч ПА (2006). «Распознавание и классификация гистонов с помощью машины опорных векторов» (PDF). Журнал вычислительной биологии. 13 (1): 102–12. Дои:10.1089 / cmb.2006.13.102. PMID 16472024.
  2. ^ Хартл Д.Л., Фрайфельдер Д., Снайдер Л.А. (1988). Базовая генетика. Бостон: Джонс и Бартлетт Издательство. ISBN 978-0-86720-090-4.
  3. ^ а б c Альбертс Б., Джонсон А., Льюис Дж, Рафф М., Робертс К., Уолтер П. (2008). Молекулярная биология клетки (5-е изд.). ISBN 978-0-8153-4105-5. OCLC 82473851.
  4. ^ Камакака RT, Биггинс S (февраль 2005 г.). "Варианты гистонов: девианты?". Гены и развитие. 19 (3): 295–310. Дои:10.1101 / gad.1272805. PMID 15687254.
  5. ^ Pigossi SC, Medeiros MC, Saska S, Cirelli JA, Scarel-Caminaga RM (ноябрь 2016 г.). «Роль остеогенного ростового пептида (OGP) и OGP (10-14) в регенерации костей: обзор». Международный журнал молекулярных наук. 17 (11): 1885. Дои:10.3390 / ijms17111885. ЧВК 5133884. PMID 27879684.
  6. ^ а б c Ким Дж. К., Самаранаяке М., Прадхан С. (февраль 2009 г.). «Эпигенетические механизмы у млекопитающих». Клеточные и молекулярные науки о жизни. 66 (4): 596–612. Дои:10.1007 / s00018-008-8432-4. ЧВК 2780668. PMID 18985277.
  7. ^ Хуанг С., Литт М., Фельзенфельд Г. (август 2005 г.). «Метилирование гистона H4 аргининметилтрансферазой PRMT1 необходимо in vivo для многих последующих модификаций гистонов». Гены и развитие. 19 (16): 1885–93. Дои:10.1101 / гад.1333905. ЧВК 1186188. PMID 16103216.
  8. ^ а б c Taylor GC, Eskeland R, Hekimoglu-Balkan B, Pradeepa MM, Bickmore WA (декабрь 2013 г.). «Ацетилирование H4K16 маркирует активные гены и энхансеры эмбриональных стволовых клеток, но не влияет на уплотнение хроматина». Геномные исследования. 23 (12): 2053–65. Дои:10.1101 / гр.155028.113. ЧВК 3847775. PMID 23990607.
  9. ^ Кришнан В., Чоу М.З., Ван З., Чжан Л., Лю Б., Лю Х, Чжоу З. (июль 2011 г.). «Гипоацетилирование гистона H4 лизина 16 связано с дефектной репарацией ДНК и преждевременным старением у мышей с дефицитом Zmpste24». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки. 108 (30): 12325–30. Bibcode:2011ПНАС..10812325К. Дои:10.1073 / pnas.1102789108. ЧВК 3145730. PMID 21746928.
  10. ^ Shogren-Knaak M, Ishii H, Sun JM, Pazin MJ, Davie JR, Peterson CL (февраль 2006 г.). «Ацетилирование гистона H4-K16 контролирует структуру хроматина и белковые взаимодействия». Наука. 311 (5762): 844–7. Bibcode:2006Научный ... 311..844С. Дои:10.1126 / science.1124000. PMID 16469925. S2CID 11079405.
  11. ^ "Плакат эпигенетических модификаций | Abcam". Получено 25 ноября 2019.

Смотрите также