DPF-домен как уникальная структурная единица в активации транскрипции, дифференцировке и онкотрансформации

Полный текст

ВВЕДЕНИЕ

DPF (Double PHD Finger)-домен относится к группе PHD-доменов, широко представленных у млекопитающих. У человека насчитывается порядка двухсот белков, содержащих PHD (plant homeodomain)-домен. Домены PHD организованы по принципу цинковых пальцев (Zn-fingers), они состоят из двух антипараллельных бета-листов и С-концевой альфа-спирали, которые стабилизируются двумя ионами цинка, координирующимися мотивом Cys4-His-Cys3 [1, 2]. Хотя первичная структура PHD-доменов довольно разнообразна, их вторичная структура, впервые описанная в 2000 году, является высококонсервативной [3].

PHD-домены содержатся преимущественно в белках, взаимодействующих с N-концевыми фрагментами гистонов, они представляют собой регуляторы экспрессии генов [4]. PHD связываются с N-концевыми частями гистона H3, имеющего различные модификации [5, 6].

Некоторые белки содержат только один PHD-домен, другие могут содержать несколько последовательно расположенных PHD-доменов, которые функционируют независимо друг от друга или действуют сообща.

DPF-домен представляет собой тандемно расположенные PHD, организованные по принципу «голова к спине» (face-to-back). Два домена образуют единую структуру, которая взаимодействует с N-концевыми фрагментами гистонов по другим принципам, чем независимые PHD-домены. Наш обзор посвящен белкам, содержащим DPF-домены, их организации, молекулярным механизмам распознавания «хвостов» гистонов, влиянию на экспрессию генов, роли в развитии млекопитающих и в онкогенезе.

БЕЛКИ И КОМПЛЕКСЫ, СОДЕРЖАЩИЕ DPF-ДОМЕН

Белки, содержащие DPF-домен, являются в основном субъединицами больших белковых комплексов, определяющих и изменяющих эпигенетический статус хроматина [6]. Специфичность работы таких комплексов обеспечивается точным узнаванием эпигенетических модификаций хроматина, в основном модифицированных N-концевых фрагментов гистонов. Многие субъединицы комплексов содержат различные домены, взаимодействующие с гистонами, например, Bromo-домен (белки TAF1, BAF180), Chromo-домен (белок CHD1), Tudor-домен (белок Uhrf1) и их комбинации. Каждый из доменов способен узнавать свою конкретную модификацию N-концевой последовательности гистона. Вместе, действуя комбинаторно, они увеличивают количество маркировок хроматина, которое распознается целым комплексом.

DPF-домен найден в двух группах белков, к одной из которых относятся гистон-лизин-ацетилтрансферазы MOZ и MORF, а к другой белки комплекса SWI/SNF, ремоделирующего хроматин (рис. 1А). Ацетилтрансферазы MOZ (другое название MYST3/KAT6a) и MORF (MYST4/KAT6b) являются паралогами. Они альтернативно входят в состав гистон-ацетилтрансферазного (HAT) комплекса, семейства MYST, осуществляющего ацетилирование N-концов гистонов [7, 8] (рис. 1Б). Комплекс HAT является коактиватором транскрипции, который локализуется в открытом, активно транскрибирующемся хроматине. MORF и MOZ содержат домен MYST, осуществляющий ацетилирование лизинов N-концевых последовательностей гистона Н3 (H3K9, H3K14ac, H3K23). Комплекс HAT MYST отвечает за создание гиперацетилированных участков хроматина, что способствует активации соответствующих генов [8–10].

 

Рис. 1. Схематичное изображение белков и комплексов, содержащих DPF-домены: А – доменная организация белков MOZ, MORF, DPF1, DPF2, DPF3b и PHF10-P. DPF-домены выделены голубыми прямоугольниками. Б – схемы комплексов, содержащих соответствующие белки с DPF-доменами: гистон-ацетилтрансферазный комплекс HAT(MYST), комплексы BAF и PBAF, ремоделирующие хроматин

 

Другая группа белков, содержащих DPF, входит в состав комплекса SWI/SNF, ремоделирующего хроматин, его подсемейств BAF и PBAF (рис. 1Б). В эту группу входят белки DPF1 (другое название BAF45b), DPF2 (REQ или BAF45d), DPF3 (BAF45c), которые также называются белками семейства d4, и PHF10 (BAF45a) (рис. 1А). Комплекс SWI/SNF участвует в регуляции транскрипции генов, репарации и репликации. За счет АТР-азной активности основной субъединицы BRG1 или ее гомолога BRM комплексы осуществляют смещение нуклеосом вдоль нити ДНК или перенос нуклеосомы на другую нить ДНК, удаление H2A и H2B или замену канонического гистона на его вариант [11].

Как сказано выше, SWI/SNF включает два типа комплексов: BAF и PBAF (рис. 1Б). Они имеют одинаковые белки основной (коровой) части, которые осуществляют смещение нуклеосом вдоль нити ДНК. При этом они отличаются белками специфических модулей, которые отвечают за взаимодействие с хроматином. Белки DPF входят в состав специфических модулей комплексов BAF и PBAF и участвуют в определении специфичности связывания комплекса с хроматином, в том числе за счет присутствующих в них доменов DPF.

СТРУКТУРНЫЕ ОСНОВЫ УЗНАВАНИЯ ГИСТОНОВ И ПРОСТРАНСТВЕННАЯ СТРУКТУРА DPF-ДОМЕНОВ

DPF-домены белков MOZ, MORF, DPF1, DPF2, DPF3b и PHF10 высокогомологичны, и ключевые аминокислоты, формирующие их вторичные структуры, одинаковы (рис. 2). Поэтому результаты изучения DPF каждого из этих белков с большой вероятностью будут верными и для DPF других белков этой группы.

 

Рис. 2. Выравнивание аминокислотных последовательностей DPF-доменов белков MOZ, MORF, DPF1, DPF2, DPF3b и PHF10-P человека. Схематичное изображение вторичной структуры PHD1 и PHD2 изображено сверху последовательностей. Остатки цистеина и гистидина, координирующие ионы Zn, входящие в PHD1 и PHD2, указаны синим и зеленым соответственно. Гомологичные аминокислоты PHD1, образующие «гидрофобный карман» (hydrophobic pocket), связывающие H3K14ac/cr, подсвечены синим. Гомологичные аминокислоты, образующие «кислый карман» (acidic pocket), связывающие с первой по четвертую N-концевые аминокислоты гистона H3, подсвечены зеленым

 

Организация каждого из двух PHD-доменов белков MOZ, MORF, DPF1, DPF2, DPF3b и PHF10 типична для доменов «цинковых пальцев» и представляет собой два антипараллельных бета-листа и следующую за ними альфа-спираль, которые координируются двумя атомами цинка через мотив Cys4-His-Cys3 (рис. 2). Однако, как показано для белка MOZ, два домена PHD ассоциированы друг с другом по типу «голова к спине» через взаимодействие E247 и R251 альфа-спирали первого PHD-домена, а также через взаимодействие S283 и R286 третьего и четвертого бета-листов второго PHD-домена.

Карбоксильная и карбонильная группы E247 образуют две водородные связи с двумя молекулами воды, которые взаимодействуют с карбоксильным и карбонильным водородом S283. Аналогичным образом R251 взаимодействует с азотом боковой цепи R286. Таким образом эти полярные взаимодействия позиционируют два PHD-домена, которые образуют уникальную глобулярную структуру [12]. DPF белков DPF2, DPF3b и DPF MORF также образуют подобную цельную структурную единицу [13, 14].

DPF ВЗАИМОДЕЙСТВУЮТ С АЦИЛИРОВАННЫМИ H3K14 И H3K9

DPF-модули белков MOZ, MORF, DPF2 и DPF3b взаимодействуют с немодифицированными N-концевыми фрагментами гистона H3. Ацетили­рование H3K14 и H3K9 увеличивает константу связывания в 3 раза [12–15]. Метилирование H3K9me3 не влияет на связывание, а метилирование H3K4me3 жестко ингибирует связывание DPF с гистонами (рис. 3) [16]. DPF-домен этих белков также слабо взаимодействует с N-концом H4. Ацетилирование лизинов H4K5, H4K8, H4K12 или H4K16 приводит к прекращению взаимодействий между DPF-доменами MOZ и MORF и гистоном H4 (рис. 3) [16].

Чуть позже было показано, что DPF-домены белков MOZ и DPF2 способны взаимодействовать с кротонилированным остатком лизина 14 гистона Н3, H3K14cr [17]. Кротониловый радикал имеет более гидрофобный боковой остаток и образует в пространстве плоскую структуру. Показано, что DPF-домены ацетилтрансферазы MORF взаимодействуют с другими ацильными группами – бутирилированным (H3K14bu), сукцинилированным (H3K14su) и 2-гидроксиизобутирилированным H3K14 (H3K14hib), которые также имеют более длинные гидрофобные боковые цепи, чем ацетилированные модификации [18].

 

Рис. 3. Схематичное изображение активности комплексов HAT(MYST) (А) и BAF (Б), содержащих белки MOZ/MORF или DPF1–3. Показано взаимодействие с модификациями гистонов DPF-доменов (черные стрелочки), а также гистон-ацетилтрансферазная активность комплекса MYST (серые стрелочки) (А) и ремоделирующая активность комплекса BAF (синяя стрелочка) (Б)

 

Молекулярный механизм взаимодействия между DPF и различными модификациями гистона H3 изучен с помощью кристаллических структур DPF-доменов с немодифицированными «хвостами» гистонов и с имеющими различные модификации H3K14ac/cr. Оба PHD-домена, образуя единую структурную единицу, связывают один N-концевой фрагмент гистона H3 с модификацией H3K14ac, cr или bu [12, 17, 18]. Из них модификацией, наиболее предпочтительной для связывания DPF-доменов MORF, является кротониловый радикал. DPF MORF связывается с H3K14cr в 3 раза сильнее, чем с H3K14ac [19]. Совсем недавно получены данные, согласно которым с ДНК взаимодействует небольшой участок DPF белка MORF в районе R306–K309. Эти взаимодействия усиливают связь MORF с нуклеосомой, которые определяются модификацией H3K14cr [19].

МЕХАНИЗМ ПРОЧТЕНИЯ DPF-ДОМЕНОМ ПОСТТРАНСЛЯЦИОННЫХ МОДИФИКАЦИЙ ГИСТОНОВ

Первый PHD-домен MOZ, MORF, DPF2 и DPF3b представляет собой уникальный домен группы «цинковые пальцы», который обладает гидрофобным карманом для связывания ацилированного лизина (рис. 2). Несмотря на то что ацилированный H3K14 занимает один и тот же карман внутри PHD1-домена белков MOZ и DPF3b, во взаимодействии DPF белков MOZ и DPF3b с H3K14 участвуют различные аминокислоты [16]. Однако гидрофобный кармана в районе бета-2-листа первого PHD-домена является общей структурной особенностью, необходимой для связывания модификации H3K14ac, H3K14cr или H3K14bu [17, 18]. В случае белков MOZ и MORF гидрофобный карман образован аминокислотами N235–G237 бета-2-листа, I228–C230 бета-1-листа и аминокислотными остатками S210 (S217), F211 (F218), L242 (L249), W257 (W264), C259 (C266), I260 (I267) и E261, координирующими ион цинка (рис. 2).

G237 – важнейший для образования этого кармана аминокислотный остаток, который узнает ацетилированную и кротонилированную группы (рис. 2). Этот глицин присутствует в DPF-доменах белков MOZ, MORF, DPF1, DPF2, DPF3b и PHF10, что указывает на способность DPF-доменов всех этих белков взаимодействовать с ацетилированным, кротонилированным или бутирилированным H3K4ac/cr/bu (рис. 2) [12, 17]. За различия во взаимодействии с H3K14cr и H3K14bu отвечает F211 (F218), который способен образовывать взаимодействия π−π между ароматическим кольцом фенилаланина и двойной связью С=С кротонильной группы [19].

Второй PHD-домен белков MOZ, MORF организован таким образом, что первые четыре остатка пептида H3K14ac/cr/bu связываются с «кислым» карманом в районе бета-1-листа этого PHD2-домена. При этом важно, чтобы аминогруппы R2 и K4 не были метилированы. Боковая цепь пептида H3R2 удерживается пятью водородными связями DPF-модуля белка MOZ с C281, D282 и D285, вместе с этим E261 и N274 образуют водородные связи с аминогруппой H3K4. В результате подобных пространственных ограничений R2 и K4 любое метилирование разрывает связь DPF с H3, а предпочтение в связывании получают ацетилированные лизины [12, 14, 17]. Появляется все больше экспериментальных данных о том, что второй PHD-домен белков d4 организован по тому же принципу и не узнает метилированный H3K4 [5].

Эти данные подтверждены экспериментами in vivo, в которых показано, что MOZ ассоциирован с хроматином, обогащенным H3K14A, и не связывается с хроматином, маркированным H3K4me3 [16]. На тех же самых генах HoxA9, Hox7 и HoxA5, с которыми связывается ацетилтрансфераза MOZ, обнаружены кротонилированные метки H3K14cr [17]. Пока непонятно, как объяснить присутствие двух взаимоисключающих модификаций H3K14ac и H3K14cr на одних и тех же генах. Возможно, модификация H3K14 сильно зависит от активных метаболических путей в клетке, так как процент кротонилированных или бутирилированных гистонов напрямую связан с количеством соответствующей ацил-КоА, доступной для включения в метаболические пути [17, 20, 21]. Таким образом, HAT вполне могут переключаться с одного субстрата на другой, чтобы изменять профиль модифицированных гистонов с ацилированных групп одного типа на другие.

DPF-ДОМЕН В РЕГУЛЯЦИИ ТРАНСКРИПЦИИ

Как уже сказано, DPF-домены связываются с ацилированным (ацетилированным, кротонилированным или бутирилированным) хвостом гистона Н3 и являются так называемыми ридерами (readers), т.е. белками, узнающими данные модификации гистонов. Модификации H3K14ac и H3K9ac, с которыми взаимодействует DPF, характерны для транскрипционно-активного хроматина. Гистоны особо обогащенные этими модификациями находятся на промоторах и энхансерах генов [22, 23]. Модификация кротонилирования гистона Н3, H3K14cr, также находится в транскрипционно-активном хроматине.

На примере гена HOXA9 показан механизм регуляции транскрипции и эпигенетического состояния хроматина комплексами HAT, в которые входят MOZ и MORF. Комплексы привлекаются на хроматин в результате взаимодействия с какими-либо транскрипционными активаторами, например RUNX или P53 [24, 25], или за счет взаимодействия других субъединиц с различными модификациями [26–28]. DPF-домены MOZ и MORF при этом способствуют локализации комплекса на участках с H3K14ac [12, 14], а ДНК-связывающие мотивы DPF способны стабилизировать эти взаимодействия с нуклеосомой [19]. Ацетилирование H3K14 осуществляет в основном гистон-ацетилтрансфераза HBO1, которая также содержит домен MYST [29], но это могут делать и белки MOZ/MORF [30]. Ацетилирование H3K23 и H3K9, как показано, осуществляется преимущественно с помощью MYST-домена белка MORF [31, 32] и может происходить либо на данной, либо на соседней нуклеосоме [19]. Ацетилирование соседней нуклеосомы способствует изменению локализации комплекса и его перемещению на эту соседнюю нуклеосому. Подобный механизм ведет к распространению гистоновых меток от одной нуклеосомы к другой, создавая гиперацетилированные участки хроматина. Привлечение комплекса HAT на некоторые гены HOX (HoxA9, HoxA7, HoxA5, HoxD13) и образование гиперацетилированных участков на промоторах этих генов приводит к увеличению их экспрессии [12, 16, 17, 21]. Позже на полногеномном уровне при анализе базы ENCODE была выявлена колокализация модификаций H3K23ac и H3K14ac и обогащение ими промоторных участков генов с интенсивной транскрипцией в ряде клеточных линий IMR90, hESC, HMEL [19, 33].

Комплексы семейства SWI/SNF, в которые входит другая группа белков, содержащих домен DPF, более вариабельны по своему белковому составу, чем ацетилтрансферазные комплексы MYST. Комбинации различных субъединиц определяют специфичный состав комплекса, в котором уникальный паттерн доменов, связывающих ДНК или гистоны, позиционирует ремоделирующий комплекс в определенных сайтах хроматина. Комплексы BAF и PBAF привлекаются на определенные локусы транскрипционными активаторами и ремоделируют нуклеосомы: смещают их вдоль нитей ДНК, убирают гистоны H2A и H2B [34]. Ремоделирующими комплексами довольно сильно обогащены энхансеры, что также говорит в пользу участия ремоделирующих комплексов в активации транскрипции [35, 36].

Белки DPF1, DPF2, DPF3b и PHF10 тоже являются коактиваторами транскрипции. DPF3b и DPF3a связываются с активатором NF-kB и привлекаются вместе с ним в составе комплекса BAF на промотор IL-6 в ответ на стимуляцию TNF-альфа [37]. Показано, что белок PHF10 в составе комплекса PBAF коактивирует транскрипцию различных генов [38, 39]. Получены прямые доказательства необходимости DPF-домена белка PHF10 для активации транскрипции, так как без DPF белок не способен активировать транскрипцию [38, 40]. Интересно, что в клетке также существует изоформа PHF10, не имеющая DPF-домена [39]. Показано, что изоформа с DPF-доменом участвует в активации транскрипции, тогда как изоформа без DPF необходима для поддержания стабильного уровня транскрипции после активации [40]. Таким образом, DPF-домен белка PHF10 является сильным коактиватором транскрипции.

DPF В РЕГУЛЯЦИИ ДЕЛЕНИЯ И ДИФФЕРЕНЦИРОВКИ КЛЕТОК. ЕГО РОЛЬ В РАЗВИТИИ ТКАНЕЙ МЛЕКОПИТАЮЩИХ

С момента открытия MOZ и MORF были ассоциированы с регуляцией клеточной пролиферации. На клеточной линии рака молочной железы MCF7 и эмбриональных фибробластах MEF мыши показано, что взаимодействие MOZ с PML и P53 ведет к ацетилированию Р53 и последующей активации экспрессии белка p21. Ингибитор клеточного цикла p21 блокирует комплекс cyclinE/CDK2, который фосфорилирует ряд факторов, способствующих активации генов в чекпойнте G1/S клеточного цикла. Не имея возможности запустить экспрессию генов для G1/S-перехода, клетки выходят из клеточного цикла и перестают делиться. Таким образом, MOZ и MORF ингибируют пролиферацию и реализуют последующий сценарий перехода клеток к старению [25, 41]. С другой стороны, MOZ поддерживает уровень экспрессии некоторых генов-репрессоров процесса старения в локусе INK4/ARF посредством ацетилирования H3K9ac [42, 43]. Как описано выше, MOZ и MORF регулируют экспрессию многих генов HOX, ответственных за развитие и дифференцировку организма, отчасти через взаимодействие с фактором BMI1, показанное генетически [44].

Показано, что MOZ играет важную роль в поддержании пула эмбриональных гемопоэтических стволовых клеток млекопитающих. Мыши с нокаутом этого гена погибали на эмбриональной стадии 14.5 дней, имея патологии печени и кроветворения [45]. Также показано, что ген MOZ необходим для нормального развития B-клеток крови и прогрессии лимфомы, индуцируемой с-МYС. MOZ взаимодействует с AML1 и PU.1 – двумя важными факторами гемопоэза, действует как их коактиватор, обеспечивая точную экспрессию соответствующих генов [46, 47].

Проведенные недавно полногеномные исследования больных с врожденными патологиями (тяжелые нарушения речи, гипотония и дисморфизм лица) выявили мутации в гене MOZ [48]. MORF принимает активное участие в развитии нервной и костной ткани. У мышей с минимальным количеством РНК (~10%) MORF наблюдалась карликовость, черепно-лицевые нарушения и церебральные дефекты [49]. MORF играет важную роль в регуляции нейрональных стволовых клеток, он необходим для поддержания нейрогенеза у взрослых мышей [50]. Таким образом, несмотря на то что MOZ и MORF способны замещать друг друга in vitro, они играют разную роль in vivo: MOZ важен для гемопоэза, а MORF – для нейрогенеза и остеогенеза.

DPF-белки комплексов SWI/SNF важны для нейрогенеза млекопитающих. DPF3b, входящий в состав ремоделирующего хроматин комплекса BAF, играет важную роль в дифференцировке мышечной и сердечной тканей [51]. PHF10 экспрессируется в предшественниках нервных клеток, начиная с ранних эмбриональных стадий, после рождения его экспрессия уменьшается. PHF10 способен поддерживать пролиферацию клеток-предшественников нейронов и в составе комплекса PBAF связывается с промоторами генов сигнальных путей, управляющих нейрональной пролиферацией и дифференцировкой: Notch, SHH, и разнообразными транскрипционными факторами. Остальные DPF (DPF1, 2, 3) начинают экспрессироваться на более поздних стадиях, начиная с Е13 в головном мозге мыши и не способны поддерживать пролиферацию нервных клеток [38]. DPF1, вероятно, важен для функционирования взрослых нейронов, так как он тканеспецифически экспрессируется только в головном мозге взрослого млекопитающего. DPF2 также вовлечен в развитие и функционирование нервной системы. Однонуклеотидные замены, нарушающие последовательности DPF-доменов и приводившие к нарушению связывания DPF2 с ацетилированными H3, обнаружены у больных синдромом Коффин–Сириса (Coffin-Siris syndrome), проявляющемся в когнитивной дисфункции и интеллектуальных нарушениях разной степени тяжести, грубыми чертами лица, аномалиями головного мозга, например гипоплазией и агенезией мозолистого тела [52].

Показано, что белки DPF2 (комплекс BAF) и PHF10 (комплекс PBAF) экспрессируются в гемопоэтических клетках-предшественниках эмбрионов мыши Е14.5 и регулируют их дифференцировку [53]. DPF2 ингибирует миелоидную дифференцировку гемопоэтических клеток-предшественников, его DPF-домен ответствен за привлечение DPF2 и всего комплекса BAF на специфические ацетилированные локусы хроматина – места связывания транскрипционного фактора RUNX1, который способствует дифференцировке предшественников по миелоидному ряду. Нокдаун DPF2 в CD34⁺ клетках приводит к уменьшению экспрессии генов, связанных с мито­зом, регуляцией клеточного цикла, и нарушает транскрипцию генов, связанных с дифференцировкой [15].

Гомозиготный нокаут PHF10 приводит к гибели мышиных эмбрионов (Е19), но кондиционный нокаут в гемопоэтических клетках взрослой мыши вызывал существенное истощение миелоидных предшественников – гранулоцитов. Анализ РНК, выделенных из этих клеток, показал, что PHF10 существенно влияет на экспрессию генов клеточного цикла [53]. В исследовании, выполненном на модельной линии HL-60, способной дифференцироваться по миелоидному ряду, и на терминально дифференцированных нейтрофилах человека, установлено, что важную роль в поддержании пролиферирующих миелоидных предшественников играют изоформы PHF10 с доменом DPF, также необходимые для активации специ­фических миелоидных генов, экспрессия которых активируется при дифференцировке. В зрелых нейтрофилах транскрипцию специфических генов поддерживают изоформы PHF10, не имеющие DPF [40].

РОЛЬ БЕЛКОВ, СОДЕРЖАЩИХ DPF-ДОМЕНЫ, В ОНКОТРАНСФОРМАЦИИ КЛЕТОК

В опухолевых клетках часто находят мутантные белки с DPF-доменом. Нарушения экспрессии белков MOZ и MORF часто связаны с различными типами лейкоза. Участки хромосом, на которых расположены гены MOZ и MORF, подвергаются различным транслокациям, что приводит к формированию химерных белков [10]. Миелоидный лейкоз сопровождается транслокациями между генами MOZ и CBP [54], острый моноцитарный лейкоз ассоциирован с транслокациями между генами MOZ и P300 [55], острый миелоидный лейкоз – с транслокациями между генами MOZ и LEUTX [56] и др. [57]. Ген MORF также способен к транслокации с образованием химерных белков. В результате транслокации образуется химерный белок MORF-CBP, ассоциированный с острым миелоидным лейкозом [58, 59]. Химерные белки, образующиеся в результате транслокаций, содержат на N-конце DPF-домены, что приводит к привлечению нового модификатора, активатора или регулятора в «старое» хроматиновое окружение, которое раньше занимала лишь ацетилтрансфераза семейства MYST.

Установлено, что MOZ необходим для поддержания прогрессирования лимфомы, индуцируемой онкогеном MYC [60], а недостаток этого белка ведет к развитию сценария старения нейрональных стволовых клеток [43]. Повышенная экспрессия MOZ способствует развитию глиобластомы и рака молочной железы [61–63].

Белки семейства d4 и PHF10 редко бывают мутированы в онкотрансформированных клетках [64, 65]. Однако снижение экспрессии белка DPF2 коррелировало с плохим прогнозом выживаемости пациентов с глиомой [66]. Показано также, что DPF2 способствует поддержанию пролиферации трансформированных MLL-AF9 миелоидных клеток-предшественников; при нокдауне DPF2 клетки начинали дифференцироваться, выходить из клеточного цикла и подвергались апоптозу [67].

Для белка DPF1 не было найдено сколько-нибудь значимых ассоциаций изменения его экспрессии с онкотрансформацией у больных раком.

Сниженная экспрессия PHF10 при раке почки коррелирует с повышенной выживаемостью пациентов [64, 66], что может быть связано с положительным влиянием онкогена с-МYС на экспрессию PHF10 [68].

DPF3 практически не экспрессируется в миелоидных предшественниках человека, однако под действием фактора STAT5 его экспрессия значительно возрастает в гранулоцитах больных хроническим лимфоцитарным лейкозом, что, по-видимому, может приводить к нарушениям регуляции транскрипции и прогрессированию заболевания [69]. Пониженная экспрессия DPF3 ассоциирована также с плохим прогнозом по выживаемости больных раком молочной железы. Так, показано, что снижение экспрессии DPF3 приводило к активации сигнального пути JAK2/STAT3 и увеличению подвижности онкотрансформированных клеток [70].

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Реализация различных транскрипционных программ происходит при участии транскрипционных факторов – активаторов и репрессоров, и различных вспомогательных комплексов, меняющих структуру хроматина. Обычно эти комплексы состоят из большого числа субъединиц, которые содержат большое количество разнообразных доменов, связывающих ДНК и специфические хроматиновые метки – модифицированные хвосты гистонов. Благодаря этим доменам, комплексы позиционируются в строго определенном месте на хроматине и в дальнейшем дополнительно модифицируют его согласно своим активностям. DPF-домены образуют уникальную структуру, которая связывает хвост гистона H3, отдавая предпочтение модифицированному H3K14ac/cr. Гистоны Н3 с ацетилированными и кротонилированными лизинами в основном локализуются в промоторных или энхансерных зонах транскрипционно-активного хроматина и, таким образом, служат маркерами привлечения комплексов HAT(MYST) и BAF/PBAF, в состав которых входят белки, содержащие DPF-домены. Количество белков, содержащих DPF, невелико, однако последовательности DPF в них гомологичны и имеют одинаковые аминокислоты в ключевых положениях, которые определяют связывание с H3K14ac/cr. Комплексы HAT(MYST) и BAF/PBAF соответственно ацетилируют другие хвосты гистонов и ремоделируют (перемещают) нуклеосомы, т.е. имеют коактиваторные функции и способствуют дополнительной активации транскрипции.

Таким образом, DPF-домены выполняют важную функцию связывания хроматина, приводящую к активации транскрипции генов, играющих большую роль в развитии организма.

Об авторах

Н. В. Сошникова

Институт биологии гена РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: nsoshnikova@genebiology.ru
Россия, Москва

А. А. Шейнов

Институт биологии гена РАН

Email: nsoshnikova@genebiology.ru
Россия, Москва

Е. В. Татарский

Институт биологии гена РАН

Email: nsoshnikova@genebiology.ru
Россия, Москва

С. Г. Георгиева

Институт биологии гена РАН; Институт молекулярной биологии им. В.А. Энгельгардта РАН

Email: sonjag@molbiol.edu.ru
Россия, Москва

Список литературы

Дополнительные файлы