Fosforilacija

Iz Wikipedije, proste enciklopedije
Skoči na: navigacija, iskanje
Fosforiliran serinski ostanek

V primerjavi z metilacijo in acetilacijo je o fosforilaciji histonov zelo malo znanega. Zelo pomembno pa je odkritje da fosforilacija histonov sodeluje pri procesih kot so transkripcija in popravljanje DNK , apoptoza celic ter kondenzacija kromosomov [1].

Znano je da se fosforilira predvsem serin (treonin v manj primerih) histonov H2A, H2B, H3 in H4 [2] . Za aktivacijo serina 10 na histonu H3 je bilo dokazano, da vpliva na aktivacijo genov v sesalčjih celicah [3] in na indukcijo transkripcije pri heat-shok odgovoru pri Drosophili [4].

Mehanizem s katerim fosforilacija vpliva na aktivacijo transkripcije še ni popolnoma poznan. Dodatek negativno nabitih fosfatnih skupin na histona nevtralizira njihov osnovni naboj, kar privede do nižje afinitete histonov do DNK. Raziskovalci so opazili, da se ob fosforilaciji serina 10 histona H3 poveča aktivnost HAT [5]. Torej fosforilacija verjetno vpliva na aktivacijo transkripcije preko stimuliranja aktivacije HAT na istem histonu [6]. Še nekaj znanih funkcij fosforilacije histonov:

  • fosforilacija serina 10 histona H2A je povezana z mitotično kondenzacijo kromosomov
  • prekomerno delovanje kinaze, ki v mitozi fosforilira histon H3 vodi do nepravilne kondenzacije in segregacije kromosomov [7]
  • fosforilacija serina 139 na histonu H3 ob poškodbi DNA aktivira pot za popravilo DNK

kromatina, deacetilacija histonov pa poteka v neaktivnem kromatinu [8].

Znano je da acetilacija lizinskih ostankov nevtralizira naboj histonov, in s tem reducira njihovo afiniteto do negativno nabite DNA. Zaradi slabšega stika med DNA in nukleosomom se lahko veriga DNA dekondenzira in lahko pride do transkripcije .

To dokazuje tudi dejstvo, da so transkripcijsko aktivna mesta evkromatina hiperacetilirana, mesta neaktivnega heterokromatina pa so hipoacetilirana. Acetilacija histonov pa ne vpliva samo na afiniteto histonov do DNA, ampak vpliva tudi na interakcije med histoni in interakcije histonov z drugimi regulatornimi proteini [9]. S tem acetilacija ne vpliva samo na transkripcijsko aktivnost kromatina, ampak je pomembna tudi pri procesih kot so replikacija in nastanek nukleosoma, pri procesu pakiranja kromatina in pri interakcijah ne-histonskih proteinov z nukleosomom.

Obstajata dve skupini HAT encimov. Tip A HAT encimov se nahaja v jedru, tip B pa v citoplazmi, kjer je tudi zelo mobilen. Encimi HAT tipa B acetilirajo na novo nastale histona v citoplazmi, ti se nato transportirajo v jedro celice, kjer se deacetilirajo in se vključijo v kromatin. Encimi HAT tipa A pa acetilirajo histone v jedru. Acetilirajo histone, ki so del nukleosoma in s tem regulirajo transkripcijsko aktivnost DNA. HDAC encimi pa vzdržujejo ravnotežje med acetiliranimi in deacetiliranimi nukleosomi. Tudi pri teh encimih najdemo dve skupini encimov. En tip encimov se nahaja v citoplazmi en tip pa v jedru [10]. Delovanje HAT in HADS pa ni omejeno le na histone, ampak vplivajo tudi na druge transkripcijske faktorje, kot so p53 [11], GATA-1 [12], GATA-2 [13], GATA-3 [14], EKLF [15], AML1 [16] in na nekatere jedrne hormonske receptorje tako acetilacija histonskih in ne-histonskih proteinov vpliva na procese kot so regulacija transkripcije, degradacija proteinov, utišanje genov, popravljanje DNA in na celični cikel.


Glej tudi[uredi | uredi kodo]

Viri[uredi | uredi kodo]

  1. ^ Cheung P., Tanner K G., Cheung W. L., Sassone-Corsi P., Denu J. M., Allis C. D. 2000 Synergistic coupling of histone H3 phosphorylation and acetylation in response to epidermal growth factor stimulation. Molecular Cell, 5:905-915
  2. ^ van Attikum H. in Gasser S. M. 2005. The histone code at DNA breaks: a guide to repair? Nature Reviews Molecular Cell Biology, 6:757-765
  3. ^ Thomson S., Mahadevan L. C., Clayton A. L. 1999. MAP kinase-mediated signalling to nucleosomes and immediate-early gene induction. Seminars in Cell & developmental biology, 10:205-214
  4. ^ Nowak S. J., Corces V. G. 2000. Phosphorylation of histone H3 correlates with transcriptionally active loci. Genes & Development, 14:3003-3013
  5. ^ Cheung P., Allis C. D., Sassone-Corsi P. 2000. Signaling to chromatin through histone modifications. Cell, 103:263-271
  6. ^ Clayton A. L., Rose S., Barratt M. J., Mahadevan L. C. 2000. Phosphoacetylation of histone H3 on c-fos- and c-jun-associated nucleosomes upon gene activation. EMBO Journal, 19:3714-3726
  7. ^ Grant A. P. 2001. A tale of histone modifications. Genome Biology, 2(4):reviews0003.1–0003.6
  8. ^ Grant A. P. 2001. A tale of histone modifications. Genome Biology, 2(4):reviews0003.1–0003.6
  9. ^ Roth S. Y., Denu J. M., Allis C. D. 2001. Histone acetyltransferases. Annual Review of Biochemistry, 70:81-120
  10. ^ de Ruijter A J., van Gennip A. H., Caron H. N., Kemp S., van Kuilenburg A. B.2003. Histone deacetylases (HDACs): characterization of the classical HDAC family. Biochemical Journal, 370(Pt 3):737–49
  11. ^ Chiarugi V., Cinelli M., Magnelli L. 1998. Acetylation and phosphorylation of the carboxy-terminal domain of p53: regulative significance. Oncology Research, 10(2):55–7)
  12. ^ Boyes J., Byfield P., Nakatani Y., Ogryzko V. 1998. Regulation of activity of the transcription factor GATA-1 by acetylation. Nature, 396(6711):594–8
  13. ^ Hayakawa F., Towatari M., Ozawa Y., Tomita A., Privalsky M. L., Saito H. 2004. Functional regulation of GATA-2 by acetylation. Journal of Leukocyte Biology. 75(3):529–40
  14. ^ Yamagata T., Mitani K., Oda H., Suzuki T., Honda H., Asai T. 2000. Acetylation of GATA-3 affects T-cell survival and homing to secondary lymphoid organs. EMBO Journal, 19(17):4676–87
  15. ^ Zhang W. in Bieker J. J. 1998. Acetylation and modulation of erythroid Kruppel-like factor (EKLF) activity by interaction with histone acetyltransferases. Proceddings of the National Academy of Sciences of the USA, 95(17):9855–60
  16. ^ Yamaguchi Y., Imai Y., Izutsu K., Asai T., Ichikawa M., Yamamoto G. 2004. AML1 is functionally regulated through p300-mediated acetylation on specific lysine residues. Journal of Biological Chemistry, 279(15): 15630–8