Войти
H3K27me3 представляет собой эпигенетическую модификацию белка, упаковывающего ДНК гистона H3. Это метка, указывающая на три- метилирование по 27-му остатку лизина белка гистона H3.
Это три-метилирование связано с подавлением близлежащих генов посредством образования гетерохроматических областей.
H3K27me3 указывает на триметилирование лизина 27 на гистоновом белке H3. субъединица:
| Сокр. | Значение |
| H3 | Семейство гистонов H3 |
| K | стандартное сокращение для лизина |
| 27 | положение аминокислоты остаток (считая от N-конца ) |
| me | метильная группа |
| 3 | число добавленных метильных групп |
На этой диаграмме показано прогрессирующее метилирование остатка лизина. Триметилирование обозначает метилирование, присутствующее в H3K27me3.
Геномная ДНК эукариотических клеток обернута вокруг особых белковых молекул, известных как гистоны. Комплексы образованные петлей ДНК, известны как Хроматин. Основная структурная единица хроматина - это Нуклеосома : она состоит из основного октамера гистонов (H2A, H2B, H3 и H4), а также линкерный гистон и около 180 пар оснований ДНК. Эти коровые гистоны богаты остатками лизина и аргинина. карбоксильный (C) конец этих гистонов способствует гистон-гистоновым взаимодействиям, а также взаимодействия гистонов с ДНК. Амино (N) концевые заряженные хвосты являются местом посттрансляционных модификаций, таких как та, которая наблюдается в H3K27me3.
Размещение репрессивной метки на лизине 27 требует привлечения регуляторов хроматина с помощью факторов транскрипции. Эти модификаторы представляют собой либо комплексы модификации гистонов, которые ковалентно модифицируют гистоны, чтобы перемещаться вокруг нуклеосом и открывать хроматин, либо комплексы ремоделирования хроматина, которые включают перемещение нуклеосом без их непосредственной модификации. Эти гистоновые метки могут служить сайтами стыковки других коактиваторов, как видно на примере H3K27me3. Это происходит за счет опосредованного поликомбами сайленсинга генов посредством метилирования гистонов и взаимодействий хромодоменов. Поликомб репрессивный комплекс (PRC); PRC2, опосредует триметилирование гистона 3 по лизину 27 за счет активности гистонметилтрансферазы. Эта метка может рекрутировать PRC1, который будет связываться и способствовать уплотнению хроматина.
H3K27me3 связан с репарацией повреждений ДНК, в частности, репарацией двойных повреждений. разрывы цепи посредством гомологичной рекомбинационной репарации.
H3K27 может подвергаться множеству других модификаций. Он может существовать как в моно-, так и в диметилированном состоянии. Роли этих соответствующих модификаций не так хорошо охарактеризованы, как триметилирование. Однако считается, что PCR2 участвует во всех различных метилированиях, связанных с H3K27me.
H3K27me1 связан с промотированием транскрипции и, как видно, накапливается в транскрибируемых генах. Взаимодействие гистонов с гистонами играет роль в этом процессе. Регуляция происходит посредством Setd2-зависимого отложения H3K36me3.
H3K27me2 широко распределен в коровом гистоне H3 и, как полагают, играет защитную роль, ингибируя энхансеры, не специфичные для клеточного типа. В конечном итоге это приводит к инактивации транскрипции.
Ацетилирование обычно связано с активацией генов. Так обстоит дело с H3K27ac, который является меткой активного усилителя. Он обнаруживается в дистальных и проксимальных областях генов. Он обогащен сайтами старта транскрипции (TSS). H3K27ac находится в одном месте с H3K27me3, и они взаимодействуют антагонистическим образом.
H3K27me3 часто взаимодействует с H3K4me3 в двухвалентных доменах. Эти домены обычно находятся в эмбриональных стволовых клетках и являются ключевыми для правильной клеточной дифференцировки. H3K27me3 и H3K4me3 определяют, останется ли клетка неопределенной или в конечном итоге будет дифференцироваться. Ген Grb10 у мышей использует эти двухвалентные домены. Grb10 отображает экспрессию импринтированного гена. Гены экспрессируются из одного родительского аллеля и одновременно подавляются в другом родительском аллеле.
Другими хорошо охарактеризованными модификациями являются H3K9me3, а также H4K20me 3, которые, как и H3K27me3, связаны с транскрипционными репрессия через образование гетерохроматиновых областей. Монометилирование H3K27, H3K9 и H4K20 связано с активацией гена.
Интерпретируется посттрансляционная модификация гистоновых хвостов с помощью комплексов модификации гистонов или комплексов ремоделирования хроматина. клеткой и приводят к сложному комбинаторному транскрипционному выходу. Считается, что код гистонов диктует экспрессию генов за счет сложного взаимодействия между гистонами в определенной области. Текущее понимание и интерпретация гистонов основано на двух крупномасштабных проектах: ENCODE и «Эпигеномная дорожная карта». Целью эпигеномного исследования было изучение эпигенетических изменений по всему геному. Это привело к состояниям хроматина, которые определяют области генома путем группирования взаимодействий различных белков и / или модификаций гистонов вместе. Состояние хроматина исследовали в клетках дрозофилы, изучая место связывания белков в геноме. Использование ChIP-секвенирования выявило участки в геноме, характеризующиеся разной полосой. Различные стадии развития были профилированы и у Drosophila, акцент был сделан на релевантности модификации гистонов. Анализ полученных данных привел к определению состояний хроматина на основе модификаций гистонов. Были нанесены на карту определенные модификации, и было замечено, что обогащение локализуется в определенных геномных регионах. Было обнаружено пять модификаций коровых гистонов, каждая из которых связана с различными функциями клеток.
Человеческий геном аннотирован состояниями хроматина. Эти аннотированные состояния могут использоваться как новые способы аннотирования генома независимо от базовой последовательности генома. Эта независимость от последовательности ДНК обеспечивает эпигенетический характер модификаций гистонов. Состояние хроматина также полезно для идентификации регуляторных элементов, не имеющих определенной последовательности, таких как энхансеры. Этот дополнительный уровень аннотации позволяет глубже понять регуляцию клеточно-специфических генов.
Считается, что H3K27me3 участвует в некоторых заболеваниях из-за своей регуляции в качестве репрессивной метки.
Синдром Коэна-Гибсона - это заболевание, связанное с чрезмерным ростом и характеризующееся дисморфическими чертами лица и различной умственной отсталостью. В некоторых случаях de novo миссенс-мутация в EED была связана со снижением уровней H3K27me3 по сравнению с диким типом. Это снижение было связано с потерей активности PRC2.
Имеются данные, указывающие на подавление экспрессии H3K27me3 в сочетании с дифференциальной экспрессией H3K4me3 И метилирование ДНК может играть роль Расстройство алкогольного спектра плода (FASD) у мышей C57BL / 6J. Считается, что этот гистоновый код влияет на путь, связанный с пероксисомами, и вызывает потерю пероксисом для уменьшения окислительного стресса.
Гистоновая метка H3K27me3 может быть обнаружена различными способами:
1. Последовательность иммунопреципитации хроматина (ChIP-секвенирование ) измеряет количество обогащенной ДНК, однажды связанной с целевым белком и подвергшейся иммунопреципитации. Это приводит к хорошей оптимизации и используется in vivo для выявления связывания ДНК с белком, происходящего в клетках. ChIP-Seq можно использовать для идентификации и количественного определения различных фрагментов ДНК для различных модификаций гистонов вдоль геномной области.
2. Секвенирование микрококковой нуклеазы (MNase-seq) используется для исследования областей, которые связаны с хорошо расположенными нуклеосомами. Для определения положения нуклеосом используется фермент микрококковой нуклеазы. Видно, что хорошо расположенные нуклеосомы имеют обогащенные последовательности.
3. Анализ на секвенирование хроматина, доступного для транспозаз (ATAC-seq ), используется для поиска участков, свободных от нуклеосом (открытый хроматин). Он использует гиперактивный транспозон Tn5, чтобы выделить локализацию нуклеосом.
