Войти
| Гистонацетилтрансфераза | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
 GCN5 гистонацетилтрансфераза, человеко, мерсферный домен | |||||||||
| Идентификаторы | |||||||||
| Номер EC | 2.3.1.48 | ||||||||
| Номер CAS | 9054-51-7 | ||||||||
| Базы данных | |||||||||
| IntEnz | Представление IntEnz | ||||||||
| BRENDA | Запись BRENDA | ||||||||
| ExPASy | Просмотр NiceZyme | ||||||||
| KEGG | Запись KEGG | ||||||||
| MetaCyc | метаболический путь | ||||||||
| PRIAM | профиль | ||||||||
| PDB структура | RCSB PDB PDBe PDBsum | ||||||||
| Онтология генов | AmiGO / QuickGO | ||||||||
| |||||||||
гистоновые ацетилтрансферазы (HAT ) - это ферменты, ацетилат консервативные лизин аминокислоты на белках гистонов путем переноса ацетильной группы из ацетил-КоА с образо ванием ε-N-ацетиллизина. ДНК обернута вокруг гистонов, и перенося ацетильную группу гистоны, гены можно включить и выключить. В ацетилирование гистонов увеличить экспрессию генов.
Обычно ацетилирование гистонов связано с активацией транскрипции и связано с эухроматином. Эухроматин, менее плотно компактен, позволяет нарушить регуляторными участками ДНК вызывая активацию транскрипции. Когда это было впервые обнаружено, считалось, что ацетилирование лизина нейтрализует положительный заряд, обычно присутствующий, тем самым уменьшая сродство между гистоном и (отрицательно заряженной) ДНК, что делает ДНК более доступной для факторы транскрипции. С тех пор появились исследования, показывающие, что ацетилирование лизина и другие посттрансляционные модификации гистонов генерируют связывание для конкретных доменов межбелкового взаимодействия, такие как связывающий ацетиллизин бромодомен. Ацетилтрансферазы гистонов могут также ацетилировать негистоновые белки, такие как ядерные рецепторы и другие факторы транскрипции, для облегчения экспрессии генов.
HAT традиционно делятся на два разных класса на основе их субклеточная локализация. HAT типа A расположен в ядре и участвуют в регуляции экспрессии генов посредством ацетилирования нуклеосомных гистонов в контексте хроматина. Они содержат бромодомен, который помогает им распознавать и связываться с ацетилированным лизина на гистоновых субстратах. Gcn5, p300 / CBP и TAF II 250 некоторыми примерами HAT типа A, которые взаимодействуют с активаторами для усиления транскрипции. HAT типа B защищен в цитоплазме и отвечает за ацетилирование вновь синтезированных гистонов до их сборки в нуклеосомы. У этих HAT отсутствует бромодомен, поскольку их мишени неацетилированы. Ацетильные группы, добавленные HAT типа B к гистонам, удаляются HDAC, когда они входят в ядро, и включаются в хроматин. Hat1 - один из немногих известных примеров HAT типа B. Несмотря на эту историческую классификацию HAT, некоторые белки HAT функционируют в нескольких комплексах или местоположениях, поэтому не могут легко вписаться в конкретный класс.
Относительные размеры и расположение важных доменов для репрезентативных HAT (HAT = каталитический ацетилтрансферазный домен; Bromo = бромодомен; Chromo = хромодомен; Zn = домен цинкового пальца). Число аминокислотных остатков в каждой шляпе указано справа в каждом примере. HAT также могут быть сгруппированы в нескольких различных семействах на основе гомологии последовательностей. как общие структурные особенности и функциональные роли. Семейство Gcn5-компонент N-ацетилтрансферазы (GNAT) включает Gcn5, PCAF, Hat1, Elp3, Hpa2, Hpa3, ATF-2 <269.>и Гайка1. Эти HAT обычно характеризуются присутствием бромодомена, и было обнаружено, что они ацетилируют остатки лизина на гистонах H2B, H3 и H4. Все члены семейства GNAT характеризуются до четырех консервативных мотивов (A-D), обнаружены в каталитическом домене HAT. Это включает наиболее консервативный мотив A, который содержит последовательность Arg / Gln-X-X-Gly-X-Gly / Ala, которая важна для распознавания и связывания ацетил-CoA. Мотив C присутствует в большинстве GNAT, но не присутствует в большинстве известных HAT. Дрожжевой Gcn5 (общий контроль недерепрессируемый-5) HAT является одним из наиболее охарактеризованных представителей этого семейства. Он имеет четыре функциональных домена, включая N-концевой домен, высококонсервативный каталитический (HAT) домен, домен взаимодействия Ada2 и C-концевой бромодомен. PCAF (связанный с p300 / CBP фактор) и GCN5 - это GNAT млекопитающих, обладающих высокой степенью гомологии во всех своих последовательностях. Эти белки имеют N-концевую область из 400 остатков, которая отсутствует в дрожжевом Gcn5, но их функции HAT эволюционно консервативны по отношению к последнему. Hat1 был первым идентифицированным белком HAT. Он отвечает за большую часть цитоплазматической активности HAT у дрожжей и прочно связывается с гистоном H4 в силу его ассоциации с дополнительной субъединицей Hat2. Elp3 является примером HAT типа A, обнаруженного в дрожжах. Он является частью холофермента РНК-полимеразы II и играет роль в удлинении транскрипции.
Семейство шляп MYST названо в честь четырех членов-основателей: MOZ, Ybf2 (Sas3), Sas2 и Tip60. Другие важные члены включают Esa1, MOF, MORF и HBO1. Эти HAT обычно характеризуются наличием цинковых пальцев и хромодоменов, и обнаружено, что они ацетилируют остатки лизина на гистонах H2A, H3 и H4. Некоторые белки семейства MYST содержат цинковые пальцы, а также высококонсервативный мотив А, обнаруженный среди GNAT, который способствует связыванию ацетил-КоА. Богатая цистеином, расположенная на N-конце домена HAT белков MYST, участвует в связывании цинка, что важно для активности HAT. Tip60 (Tat-взаимодействующий белок, 60 кДа) был первым членом семейства MYST, проявившим активность HAT. Sas3, обнаруженный в дрожжах, является гомологом MOZ (белок цинкового пальца моноцитарного лейкоза), который представляет собой онкоген, обнаруженный у людей. Esa1 был первой HAT, обнаруженной в дрожжах, а MOF - его гомолог у плодовых мушек. Активность HAT последней необходима для двукратного увеличения транскрипции мужской X-хромосомы (дозовая компенсация ) у мух. HBO1 человека (HAT, связанный с ORC1) был первым HAT, который, как было показано, ассоциировался с компонентами комплекса ориджина репликации . MORF (фактор, связанный с MOZ) демонстрирует очень близкую гомологию с MOZ по всей своей длине. Он содержит N-концевую область репрессии, которая снижает его активность HAT in vitro, а также C-концевую активацию домена, которая действует в отсутствие домена HAT.
В дополнение к тем, которые используются в семействе GNAT и MYST, существует несколько других белков, обычно обнаруживаемых у высших эукариот, которые проявляют активность HAT. Защищает p300 / CBP, коактиваторы ядерных рецепторов (например, ACTR / SRC-1), TAF II 250, TFIIIC, Rtt109 и CLOCK. p300 / CBP являются метазоан -специфичными и содержат несколько областей с цинковыми пальцами, бромодомен, каталитический (HAT) домен и области, которые взаимодействуют с другими факторами транскрипции. Важно отметить, что домен HAT не проявляет гомологии следуют другими известными HAT, и он необходим для активации транскрипции p300 / CBP. Кроме того, эти белки содержат несколько мотивов домена HAT (A, B и D), которые аналогичны мотивам GNAT. Они также обладают новым мотивом E, который гомологичен последовательностям в доменах HAT GNAT. TFIIIC является одним из факторов транскрипции, участвующих в РНК-полимеразе III -опованной транскрипции. Было показано, что три компонента в человеческом белке обладает независимой активностью HAT (hTFIIIC220, hTFIIIC110 и hTFIIIC90 ). Rtt109 является грибковой -специфической HAT, для активности требуется ассоциация с белками-шаперонами гистонов. Активность HAT коактиваторов TAF II 250 и CLOCK человека не изучалась так широко. TAF II 250 является одной из субъединиц TBP-ассоциированного фактора TFIID, и он разделяет паттерн Gly-X-Gly с Gcn5, который важен для активности HAT. ЧАСЫ - это главный регулятор циркадного ритма, который функционирует вместе с BMAL1 для выполнения своей активности HAT.
Три важных активатора ядерных рецепторов, проявляющих активность HAT: 53>SRC-1, ACTR и TIF-2. SRC-1 человека (коактиватор стероидных рецепторов-1), как известно, взаимодействует с p300 / CBP и PCAF, а его домен HAT расположен в его C-концевой области. ACTR (также известный как RAC3, AIB1 и TRAM-1 у людей) имеет значительную гомологию последовательностей с SRC-1, в частности, в N-концевых и C-концевых (HAT) областях, а также в доменах взаимодействия рецептора и коактиватора.. ACTR также взаимодействует с p300 / CBP и PCAF. Первый может предотвратить связывание ACTR и активацию его рецептора ацетилирования его в его домене взаимодействия с рецептором. TIF-2 (транскрипционный промежуточный фактор 2; также известный как GRIP1) - еще один коактиватор ядерного рецептора с активностью HAT, и он также взаимодействует с p300 / CBP.
Таблица обобщающая семейная HAT вместе с их ассоциированными родительскими организмами, мультисубъединичными комплексами, гистоновыми субстратами и структурными особенностями, представленными ниже.
| Семейство | Организм | Ассоциированные комплексы | Субстратная специфичность | Структурные особенности |
|---|---|---|---|---|
| GNAT | ||||
| Gcn5 | S. cerevisiae | SAGA, SLIK (SALSA), ADA, HAT-A2 | H2B, H3, (H4) | Бромодомен |
| GCN5 | D. melanogaster | SAGA, ATAC | H3, H4 | Бромодомен |
| GCN5 | H. sapiens | STAGA, TFTC | H3, (H4, H2B) | Бромодомен |
| PCAF | H. sapiens | PCAF | H3, H4 | Бромодомен |
| Hat1 | S. cerevisiae - H. sapiens | HAT-B, NuB4, HAT-A3 | H4, (H2A) | |
| Elp3 | S. cerevisiae | Элонгатор | H3, H4, (H2A, H2B) | |
| Hpa2 | S. cerevisiae | HAT-B | H3, H4 | |
| Hpa3 | S. cerevisiae | H3, H4 | ||
| ATF-2 | S. cerevisiae - H. sapiens | H2B, H4 | ||
| Nut1 | S. cerevisiae | Медиатор | H3, H4 | |
| MYST | ||||
| Esa1 | S. cerevisiae | NuA4, пикколо NuA4 | H2A, H4, (H2B, H3) | Хромодомен |
| Sas2 | S. cerevisiae | SAS, NuA4 | H4, (H2A, H3) | |
| Sas3 (Ybf2) | S. cerevisiae | NuA3 | H3, (H4, H2A) | |
| Tip60 | H. sapiens | Tip60, NuA4 | H2A, H4, (H3) | Хромодомен |
| MOF | D. melanogaster | MSL | H4, (H2A, H3) | Хромодомен |
| MOZ | H. sapiens | MSL | H3, H4 | |
| MORF | H. sapiens | MSL | H3, H4 | |
| HBO1 | H. sapiens | ORC | H3, H4 | |
| p300 / CBP | ||||
| p300 | H. sapiens | H2A, H2B, H3, H4 | Бромодомен | |
| CBP | H. sapiens | H2A, H2B, H3, H4 | Бромодомен | |
| SRC (коактиваторы ядерных рецепторов) | ||||
| SRC-1 | H. sapiens | ACTR / SRC-1 | H3, H4 | |
| ACTR (RAC3, AIB1, TRAM-1, SRC-3) | H. sapiens | ACTR / SRC-1 | H3, H4 | |
| TIF-2 (GRIP1) | H. sapiens | H3, H4 | ||
| Другое | ||||
| TAF II 250 (TAF1) | S. cerevisiae - H. sapiens | TFIID | H3, H4, (H2A) | Бромодомен |
| TFIIIC (p220, p110, p90) | H. sapiens | TFIIIC | H2A, H3, H4 | |
| Rtt109 | S. cerevisiae | Гистоновые шапероны | H3 | |
| ЧАСЫ | H. sapiens | H3, H4 |
Кристаллическая структура Tetrahymena Gcn5 с созданным коферментом A и пептидом гистона H3 (PDB 1QSN). Центральное центральное ядро (зеленый), фланкирующие N- и С-концевые сегменты (синий), кофермент А (оранжевый) и гистоновый пептид (красный). В целом, HAT используется структурно консервативной областью ядра, образованной вверх из трехниточного β-листа, за которым следует длинная α-спираль, параллельная и охватывающая одну его сторону. Центральная область, которая соответствует мотивам A, B и D белков GNAT, фланкирована с противоположных сторон N- и C-концевыми α / β сегментами, которые структурно уникальны для данного семейства HAT. Центральное ядро и фланкирующие сегменты вместе образуют щель над первым, где гистоновые субстраты могут связываться перед катализом. В то время как центральный сердцевинный домен (мотив A в GNAT) участвует в связывании ацетил-CoA и катализе, N- и C-концевые сегменты связывает гистоновые субстраты. Уникальные особенности, связанные с последовательностью и / или структурой N- и C-концевых областей для разных семейств HAT, могут помочь объяснить некоторые наблюдаемые различия между HAT в специфичности гистоновых субстратов. Связывание CoA, как было обнаружено, расширяет бороздку связывания гистонов в центральном ядре, перемещая C-концевой сегмент Gcn5 наружу. Контакты между КоА и белком облегчают формирование благоприятных контактов гистон-белок, вполне вероятно, что связывание КоА предшествует связыванию гистона in vivo.
HAT в семействе GNAT наиболее заметно характеризуются доменом HAT из приблизительно 160 остатков и С-концевым бромодоменом, который связывается с ацетилированными остатками лизина. Те из семейства MYST имеют домены ШЛЯП длиной около 250 остатков. Многие белки MYST также содержат богатый цистеином цинк-связывающий домен в HAT-в дополнение к N-концевому хромодомену, который связывается с остатками метилированного лизина.
В более широком масштабе структуры каталитических доменов белков GNAT (Gcn5, PCAF) включают смешанные α / β глобальную складку с пятью α-спиралями и шестью β-цепями. Общая топология напоминает тиски, с центральным ядром белка в основании и N- и C-концевыми сегментами по бокам.
HAT p300 / CBP имеют более крупные домены HAT (около 500 остатков), чем те, которые присутствуют в семействах GNAT и MYST. Они также содержат бромодомен, а также три богатых цистеином / гистидином домена, которые, как считается, опосредуют взаимодействие с другими белками. Структура p300 / CBP представляет собой удлиненным глобальным доменом, который содержит семицепочечный β-лист, окруженный девятью α-спиралями и петлями. Структура центральной области ядра, связанная со связыванием ацетил-CoA, консервативна по отношению к HAT GNAT и MYST, но существует много структурных областей, фланкирующих это центральное ядро. В целом структурные данные согласны с тем фактом, что HAT p300 / CBP более неразборчивы, чем HAT GNAT и MYST в отношении связывания с субстратом.
Структура Rtt109 очень похожа на структуру p300, несмотря на то, что идентичность последовательностей между двумя белками составляет только 7%. Существует семицепочечный β-лист, который окружен α-спиралями, а также петля, которая участвует в связывании ацетил-CoA с субстратом. Несмотря на консервативную структуру, Rtt109 и p300 / CBP функционально уникальны. Например, сайт связывания субстрата первого типа на сайт GNAT и MYST HAT. Кроме того, остатки в активном центре фермента различных, что позволяет предположить, что они используют разные каталитические механизмы для переноса ацетильной группы.
Основной механизм, катализируемый HAT, включает перенос ацетильной группы от ацетил-КоА к ε-аминогруппе целевой боковой цепи лизина в гистоне. Различные семейства HAT используют уникальные стратегии, чтобы осуществить такое преобразование.
Каталитические механизмы ШАП семейств GNAT и MYST. (A) Общий механизм GNAT HAT. (B) Общий механизм MYST HAT. Члены семейства GNAT имеют консервативный остаток глутамата, который действует как общее основание для катализирования нуклеофильных атак лизинового амина на ацетил-КоА тиоэфирная связь. В этих HAT используется упорядоченный последовательный механизм би-би, в котором оба субстрата (ацетил-КоА и гистон) должны связываться с образованием тройного комплекса с ферментом до того, как может произойти катализ. Сначала связывается ацетил-КоА, а затем гистоновый субстрат. Консервативный остаток глутамата (Glu173 в дрожжевом Gcn5) активирует молекулу воды для удаления протона из аминогруппы на лизине, что активирует его прямые нуклеофильные атаки на карбонильный углеродного связанного фермента ацетил-КоА. После реакции сначала высвобождается ацетилированный гистон, а затем CoA.
Исследования дрожжевого Esa1 из семейства HAT MYST выявили механизм пинг-понга с участием консервативных остатков глутамата и цистеина. Первая часть реакции включает ковалентного промежуточного вещества, в остатке цистеина становится ацетилированным после нуклеофильных сил этого остатка на карбонильном углеродном образовании ацетил-КоА. Затем остаток глутамата действует как общее основание для облегчения переноса ацетильной группы от цистеина к гистоновому субстрату, аналогичному механизму используемому GNAT. Когда Esa1 собирается в комплекс пикколо NuA4, он теряет свою зависимость от остатка цистеина для катализа, что предполагает, что реакция может протекать по тройному би-би-механизму, когда фермент является физиологически значимым мультипротеиновым комплексом.
В человеческом p300 Tyr1467 действует как общая кислота, а Trp1436 помогает ориентировать лизиновый остаток гистонового субстрата в активный сайт. Эти два остатка являются высококонсервативными семействами p300 / CBP HAT и отличие от ферментов семейств GNAT и MYST, p300 не использует общую основу для катализа. Скорее всего, члены семьи p300 / CBP используют механизм переноса ацетила по теоретической вероятности (т. Е. «Беги и беги»).
Rtt109, вероятно, будет использовать механизм, отличный от механизма других HAT. Дрожжевой фермент имеет очень низкую каталитическую активность в отсутствие белков-шаперонов гистонов Asf1 и Vps75, которые участвуют в доставке гистоновых субстратов к ферменту для ацетилирования. Более того, общая кислота или основание еще не идентифицированы для этой HAT.
Структуры нескольких доменов HAT, связанные с пептидами ацетил-CoA и гистонового субстрата показывают, что последние связываются через бороздку на белке, которое образован областью ядра у основания и фланкируется с противоположными Сторонними вариабельными N- и C-концевыми предприятиями, которые опосредуют работу с субстратным пептидом. Вероятно, эти вариабельные области, по крайней мере, частично ответственны за наблюдаемую специфичность различных HAT для различных гистоновых субстратов.
Члены семейств GNAT и MYST, а также Rtt109ют большую селективность к субстрату, чем p300 / CBP, который является довольно порядочным в отношении связывания субстрата. Для эффективного использования субстрата и катализа в области семейств GNAT и p300 / CBP необходимы только 3-5 остатков по обеим сторонам лизина, более дистальные субстраты могут быть важны для эффективного ацетилирования с помощью HAT семейства MYST.
Было показано, что различные HAT, обычно в контексте мультисубъединичных комплексов, ацетилируют специфические остатки лизина в гистонах.
Gcn5 не может ацетилировать нуклеосомные гистоны в отсутствии других белковых факторов. Однако в контексте таких комплексов, как SAGA и ADA, Gcn5 способен ацетилировать H3K14 среди других сайтов в гистонах H2B, H3 и H4 (например, H3K9, H3K36, H4K8, H4K16). И Gcn5, и PCAF имеют наибольшее предпочтение по сайтам для H3K14 либо в виде свободного гистона, либо внутри нуклеосомы. Hat1 ацетилирует H4K5 и H4K12, а Hpa2 ацетилирует H3K14 in vitro.
У мух ацетилирования H4K16 на X-хромосоме самца с помощью MOF в контексте комплекса MSL коррелирует с активацией транскрипции как механизм дозовой компенсации у этих организмов. У людей комплекс MSL осуществляет большую часть ацетилирования H4K16 в масштабе всего генома. В контексте своих родственных комплексов Sas2 (SAS) и Esa1 (NuA4) также осуществляют ацетилирование H4K16, в частности, в областях теломер хромосом. Также наблюдается, что Sas2 ацетилирует H3K14 in vitro на свободных гистонах. Esa1 может также ацетилировать H3K14 in vitro на свободных гистонах, а также на H2AK5, H4K5, H4K8 и H4K12 in vitro или in vivo на нуклеосомных гистонах. H2AK7 и H2BK16 также активируют Esa1 in vivo. Примечательно, что ни Sas2, ни Esa1 не могут ацетилировать нуклеосомные гистоны in vitro в качестве свободного фермента. Это также относится к Sas3, который, как наблюдали, ацетилирует H3K9 и H3K14 in vivo, а также остатки лизина на H2A и H4. MOZ может также ацетилировать H3K14.
p300 / CBP одинаково хорошо ацетилируют все четыре ядерных гистона нуклеосомы. In vitro они наблюдали ацетилирование H2AK5, H2BK12, H2BK15, H3K14, H3K18, H4K5 и H4K8. SRC-1 ацетилирует H3K9 и H3K14, TAF II 230 (Drosophila, гомолог человеческий TAF II 250) ацетилирует H3K14, а Rtt109 ацетилирует H3K9, H3K23 и H3K56 в присутствии либо Asf1. или Vps75.
В дополнение к коровым гистонам некоторые HAT ацетилируют ряд других клеточных белков, включая активаторы транскрипции, основные факторы транскрипции, структурные белки, полиамины и белки, участвующие в ядерном импорте. Ацетилирование этих белков может изменить их способность взаимодействовать с родственными им ДНК и белыми субстратами. Идея о том, что может влиять на функцию белка таким образом, что может влиять на роль ацетилрансфераз в путях передачи сигнала и о том, можно ли в этом отношении провести аналогию с киназами и событиями фосфорилирования.
PCAF и p300 / CBP представляют собой HAT, которые, как наблюдали, ацетилируют ряд негистоновых белков. Для PCAF они включают белки негистонового хроматина (группы высокой мобильности (HMG) ) HMG-N2 / HMG17 и HMG-I (Y), активаторы транскрипции p53, MyoD, E2F (1-3) и HIV Tat, а также общие факторы транскрипции TFIIE и ТФИИФ. Другие белки включают CIITA, Brm (ремоделирующий хроматин), NF-κB (p65), TAL1 / SCL, Beta2 / NeuroD, C / EBPβ, IRF2, IRF7, YY1, KLF13, EVI1, AME, ER81 и рецептор андрогенов (AR). PCAF также может ацетилировать c-MYC, GATA-2, ретинобластому (Rb), Ku70 и E1A аденовирусный белок. Он также может аутоацетилировать, что облегчает внутримолекулярные взаимодействия с его бромодоменом, который может участвовать в регуляции его активности HAT.
p300 / CBP имеют много негистоновых субстратов, включая белки негистонового хроматина HMG1, HMG-N1 / HMG14 и HMG-I (Y), активаторы транскрипции p53, c-Myb, GATA-1, EKLF, TCF и ВИЧ Tat, коактивы ядерного рецептора ACTR, SRC-1 и TIF-2, а также общие факторы транскрипции TFIIE и ТФИИФ. Другие субстраты включают факторы транскрипции Sp1, KLF5, FOXO1, MEF2C, SRY, GATA-4 и HNF-6, HMG-B2, STAT3, рецепторы андрогенов и эстрогенов (α), GATA-2, GATA - 3, MyoD, E2F (1-3), p73 α, ретинобластома (Rb), NF-κB (p50, p65), Smad7, импортин - α, Ku70, YAP1, белок аденовируса E1A и S-HDAg (вирус гепатита дельта малый дельта-антиген). Было также обнаружено, что p300 / CBP ацетилирует β-катенин, RIP140, PCNA, метаболические ферменты ДНК эндонуклеазу-1, ДНК-гликозилаза тимина и ДНК-геликаза синдрома Вернера, STAT6, Runx1 (AML1), UBF, Beta2 / NeuroD, CREB, c-июнь, C / EBPβ, NF-E2, SREBP, IRF2, Sp3, YY1, KLF13, EVI1, BCL6, HNF-4, ER81 и FOXO4 (AFX).
Наблюдалось мультисубъединичных образований, модулирующая специфичность комплексов HAT. В целом, в то время как рекомбинантные HAT способны ацетилировать свободные гистоны, HAT могут ацетилировать нуклеосомные гистоны только тогда, когда они находятся в своих соответствующих комплексах HAT in vivo. Некоторые из белков, которые связываются с HAT в этих комплексах, функционируют путем нацеливания HAT на нуклеосомы в определенных областях геноме. Например, было замечено, что комплексы HAT (например, SAGA, NuA3) могут использовать метилированные гистоны в качестве стыковочных сайтов, чтобы каталитическая субъединица HAT могла более эффективно осуществлять ацетилирование гистонов.
Кроме того, образование мультисубъединичных комплексов HAT влияет на специфичность HAT к лизину. Конкретные остатки лизина, которые представляют собой ацетилат HAT, могут стать либо более широкими, либо более ограниченными по объему при ассоциации с его активным комплексом. Например, лизиновая специфичность HAT семейства MYST по отношению к их гистоновым субстратам становится более ограниченной, когда они связываются со своими комплексами. Напротив, Gcn5 приобретает способность ацетилировать множество сайтов в гистонах H2B и H3, когда он присоединяется к другим субъединицам с комплексов SAGA и ADA. Более высокая специфичность сайта ацетилирования Rtt109 диктуется его ассоциацией либо с Vps75, либо с Asf1. В комплекс с Rtt109 ацетилирует H3K9 и H3K27, но в комплекс с последним он ацетилирует H3K56.
Каталитическая активность HAT регулируется с помощью двух типов механизмов: (1) взаимодействие с регуляторами субъединицами белка и (2) аутоацетилирование. Данная HAT может регулировать множеством способов, и один и тот же эффектор может фактически приводить к разным результатам в разных условиях. Хотя очевидно, что ассоциация HAT с мультибелковыми комплексами обеспечивает механизм регуляции как активности HAT, так и субстратной специфичности in vivo, молекулярная основа, как это на самом деле происходит, все еще в степени неизвестна. Однако данные предполагают, что ассоциированные субъединицы могут вносить вклад в катализатор, по крайней мере частично, облегчая продуктивное связывание комплекса HAT с его природными гистоновыми субстратами.
Было показано, что семейство MYST HAT, p300 / CBP и Rtt109 регулируется аутоацетилированием. MOF человека, а также дрожжевые Esa1 и Sas2 аутоацетилируются по консервативному остатку лизина в активном центре, и эта модификация необходима для их функционирования in vivo. Человеческий p300 содержит высокоосновную петлю, встроенную в середину его домена HAT, который гиперацетилирован в активной форме фермента. Было высказано предположение, что при аутоацетилировании петля высвобождается из участка связывания электроотрицательного субстрата, где она находится в неактивной HAT. Ацетилирование дрожжевого Rtt109 по Lys290 также необходимо для его полной каталитической активности. Некоторые HAT также ингибируются ацетилированием. Например, HAT-активность коактиватора ядерного рецептора ACTR ингибируется при ацетилировании с помощью p300 / CBP.
Гистоновые ацетилтрансферазы (HAT) и гистоновые деацетилазы (HDAC) задействованы для их промоторы-мишени через функции взаимодействия с конкретными факторами транскрипции. Они обычно функционируют в составе многосубъединичного комплекса, в котором другие субъединицы необходимы им для модификации гистонов вокруг сайта связывания. Эти ферменты могут также модифицировать негистоновые белки.
Гистоновые хвосты и их функция в образовании хроматина Ацетилтрансферазы гистона выполнить множество биологических ролей внутри клетки. Хроматин представляет собой комбинацию белков и ДНК, обнаруженных в ядре, и он претевает множество структурных изменений в виде различных клеточных событий, таких как репликация ДНК, репарация ДНК и транскрипция. Хроматин в клетке может находиться в двух состояниях: конденсированном и неконденсированном. Последний, известный как эухроматин, транскрипционно активен, тогда как первый, известный как гетерохроматин, транскрипционно неактивен. Гистоны белковую часть хроматина. Существуют пять различных белков гистонов : H1, H2A, H2B, H3 и H4. Ядровый гистон образует, когда два гистона каждого подтипа, за исключением H1, образуют четвертичный комплекс. Этот октамерный комплекс в ассоциации со 147 парами оснований ДНК, намотанными вокруг него, образует нуклеосому. Гистон H1 скрепляет нуклеосомный комплекс вместе, и это последний белок, связывающийся в комплекс.
Гистоны, как правило, относятся к положительно заряженным белки с N-концевыми хвостами, отходящими от ядра. Фосфодиэфирный остов ДНК отрицательный, что делает возможное сильное ионное взаимодействие между гистоновыми белками и ДНК. Ацетилтрансферазы гистонов переносят группу ацетил на специфические остатки лизина на гистонах, что нейтрализует их положительный заряд и таким образом, снижает сильные взаимодействия между гистоном и ДНК. Также считается, что ацетилирование нарушает взаимодействия между отдельными нуклеосомами и действует как сайты взаимодействия для других ДНК-ассоциированных белков.
Могут быть различные уровни ацетилирования гистонов, а также другие типы модификаций, позволяющие клетке контролировать над уровнем упаковки хроматина во время различных клеточных событий, таких как репликация, транскрипция, рекомбинация и репарация. Ацетилирование - не единственная регуляторная посттрансляционная модификация гистонов, которая определяет структуру хроматина; Также сообщалось о метилировании, фосфорилировании, ADP-рибозилировании и убиквитинировании. Эти комбинации различных ковалентных модификаций на N-концевых хвостах гистонов были названы кодом гистонов, и считается, что этот код может передаваться по наследству и сохраняться в следующем поколении клеток.
Гистоновые белки H3 и H4 являются первичными мишенями для HAT, но H2A и H2B также ацетилируются in vivo. Все лизины 9, 14, 18 и 23 H3 и лизины 5, 8, 12 и 16 H4 нацелены на ацетилирование. Лизины 5, 12, 15 и 20 ацетилируются на гистоне H2B, в то время как только лизины 5 и 9 ацетилируются на гистоне H2A. При таком большом количестве различных сайтов ацетилирования может быть достигнут высокий уровень специфичности в запуске определенных ответов. Примером этой специфичности является ацетилирование гистона H4 по лизинам 5 и 12. Такой паттерн ацетилирования наблюдается во время синтеза гистонов. Другой пример - ацетилирование H4K16, которое было связано с дозовой компенсацией мужской X-хромосомы у Drosophila melanogaster.
Схема, показывающая роль HAT в транскрипции гена. Гистоновые модификации модулируют упаковка хроматина. Уровень упаковки ДНК важен для транскрипции гена, так как транскрипционный аппарат должен иметь доступ к промотору, чтобы транскрипция происходила. Нейтрализация заряженных остатков лизина с помощью HAT позволяет хроматину деконденсироваться, так что этот механизм имеет доступ к гену для транскрипции. Однако ацетилирование не всегда связано с повышенной транскрипционной активностью. Например, ацетилирование H4K12 было связано с конденсированным и транскрипционно неактивным хроматином. Кроме того, некоторые модификации гистонов связаны как с усиленной, так и с подавленной активностью в зависимости от контекста.
HAT действуют как транскрипционные коактиваторы или генные сайленсеры и чаще всего встречаются в больших комплексах, состоящих из 10 до 20 субъединиц, некоторые из которых являются общими для разных комплексов HAT. Эти комплексы включают SAGA (Spt / Ada / Gcn5L ацетилтрансфераза), PCAF, ADA (транскрипционный адаптер), TFIID (фактор транскрипции II D), TFTC (комплекс, содержащий TAF без TBP) и NuA3 / NuA4 (нуклеосомные ацетилтрансферазы H3 и H4). Эти комплексы модулируют специфичность HAT, приводя HAT к своим генам-мишеням, где они затем могут ацетилировать нуклеосомные гистоны. Некоторые коактиваторы транскрипции HAT содержат бромодомен, модуль из 110 аминокислот, который распознает ацетилированный l
