H3T3P
H3T3P är en epigenetisk modifiering av DNA-förpackningsproteinet histon H3 . Det är ett märke som indikerar fosforyleringen av den 3:e treoninresten av histon H3-proteinet.
Redan existerande kontra nyligen genererad H3 särskiljs av fosforylering vid treonin 3. H3T3P separerar systerkromatider berikade med olika pooler av H3 för att koordinera asymmetrisk segregation av "gammal" H3 till könsstamceller och att manlig könslinjeaktivitet kräver tät reglering av H3T3 fosforylering.
Nomenklatur
Namnet på denna modifiering indikerar proteinfosforyleringen av treonin 3 på histon H3 proteinsubenhet:
| Abbr. | Menande |
| H3 | H3 familj av histoner |
| T | standardförkortning för treonin |
| 3 | aminosyrarestens position (räknat från N-terminalen) |
| P | fosfatgrupp |
Serin/treonin/tyrosinfosforylering
Tillägget av en negativt laddad fosfatgrupp kan leda till stora förändringar i proteinstrukturen, vilket leder till den välkarakteriserade rollen av fosforylering för att kontrollera proteinfunktionen. Det är inte klart vilka strukturella implikationer histonfosforylering har, men histonfosforylering har tydliga funktioner som en posttranslationell modifiering.
Effekt av modifiering
Hur stamceller bevarar sin identitet via flera divisioner är okänt. Vuxna stamceller delar sig asymmetriskt för att producera en självförnyande stamcell och en dottercell som kommer att differentiera sig senare. Många mänskliga störningar, allt från cancer till vävnadsdystrofi till infertilitet, orsakas av en störning i denna balans.
Redan existerande kontra nyligen genererad H3 särskiljs av fosforylering vid treonin 3. H3T3P separerar systerkromatider berikade med olika pooler av H3 för att koordinera asymmetrisk segregation av "gammal" H3 till könsstamceller och att manlig könslinjeaktivitet kräver tät reglering av H3T3 fosforylering.
Histon modifieringar
Det genomiska DNA från eukaryota celler är virat runt speciella proteinmolekyler som kallas histoner . Komplexen som bildas av öglan av DNA är kända som kromatin .
Post-translationell modifiering av histoner såsom histonfosforylering har visat sig modifiera kromatinstrukturen genom att ändra protein:DNA eller protein:proteininteraktioner. Histon post-translationella modifieringar modifierar kromatinstrukturen. Den vanligaste associerade histonfosforyleringen inträffar under cellulära svar på DNA-skada, när fosforylerad histon H2A separerar stora kromatindomäner runt platsen för DNA-brott. Forskare undersökte om modifieringar av histoner direkt påverkar RNA-polymeras II-riktad transkription. Forskare väljer proteiner som är kända för att modifiera histoner för att testa deras effekter på transkription, och fann att det stressinducerade kinaset, MSK1, hämmar RNA-syntes. Hämning av transkription av MSK1 var mest känslig när mallen var i kromatin, eftersom DNA-mallar som inte fanns i kromatin var resistenta mot effekterna av MSK1. Det visades att MSK1 fosforylerade histon H2A på serin 1 och mutation av serin 1 till alanin blockerade hämningen av transkription av MSK1. Således antydde resultat att acetylering av histoner kan stimulera transkription genom att undertrycka en hämmande fosforylering av ett kinas som MSK1.
Mekanism och funktion av modifiering
Fosforylering introducerar en laddad och hydrofil grupp i sidokedjan av aminosyror, vilket möjligen förändrar ett proteins struktur genom att förändra interaktioner med närliggande aminosyror. Vissa proteiner såsom p53 innehåller flera fosforyleringsställen, vilket underlättar komplex, flernivåreglering. På grund av den lätthet med vilken proteiner kan fosforyleras och defosforyleras, är denna typ av modifiering en flexibel mekanism för celler att svara på externa signaler och miljöförhållanden.
Kinaser fosforylerar proteiner och fosfataser defosforylerar proteiner. Många enzymer och receptorer kopplas "på" eller "av" genom fosforylering och defosforylering. Reversibel fosforylering resulterar i en konformationsförändring i strukturen i många enzymer och receptorer , vilket gör att de aktiveras eller deaktiveras. Fosforylering sker vanligtvis på serin-, treonin- , tyrosin- och histidinrester i eukaryota proteiner. Histidin-fosforylering av eukaryota proteiner verkar vara mycket vanligare än tyrosinfosforylering. I prokaryota proteiner sker fosforylering på serin-, treonin-, tyrosin-, histidin- eller arginin- eller lysinresterna . Tillsatsen av en fosfatmolekyl (PO 4 3- ) till en opolär R-grupp i en aminosyrarest kan förvandla en hydrofob del av ett protein till en polär och extremt hydrofil del av en molekyl. På detta sätt proteindynamik inducera en konformationsförändring i proteinets struktur via långvägsallosteri med andra hydrofoba och hydrofila rester i proteinet.
Epigenetiska implikationer
Den post-translationella modifieringen av histonsvansar av antingen histonmodifierande komplex eller kromatinremodelleringskomplex tolkas av cellen och leder till komplex, kombinatorisk transkriptionell produktion. Man tror att en histonkod dikterar uttrycket av gener genom en komplex interaktion mellan histonerna i en viss region. Den nuvarande förståelsen och tolkningen av histoner kommer från två storskaliga projekt: ENCODE och den epigenomiska färdplanen. Syftet med den epigenomiska studien var att undersöka epigenetiska förändringar över hela genomet. Detta ledde till kromatintillstånd, som definierar genomiska regioner genom att gruppera olika proteiner och/eller histonmodifieringar tillsammans. Kromatintillstånd undersöktes i Drosophila-celler genom att titta på bindningsplatsen för proteiner i genomet. Användning av ChIP-sekvensering avslöjade regioner i genomet som kännetecknas av olika bandning. Olika utvecklingsstadier profilerades även i Drosophila, betoning lades på histonmodifieringsrelevans. En titt på de erhållna uppgifterna ledde till definitionen av kromatintillstånd baserat på histonmodifieringar. Vissa modifieringar kartlades och anrikning sågs lokaliseras i vissa genomiska regioner.
Det mänskliga genomet är kommenterat med kromatintillstånd. Dessa annoterade tillstånd kan användas som nya sätt att annotera ett genom oberoende av den underliggande genomsekvensen. Detta oberoende av DNA-sekvensen framtvingar den epigenetiska naturen hos histonmodifieringar. Kromatintillstånd är också användbara för att identifiera regulatoriska element som inte har någon definierad sekvens, såsom förstärkare. Denna ytterligare nivå av annotering möjliggör en djupare förståelse av cellspecifik genreglering.
Metoder
Histonmärket kan detekteras på en mängd olika sätt:
1. Chromatin Immunoprecipitation Sequencing (ChIP-sequencing) mäter mängden DNA-anrikning en gång bundet till ett målprotein och immunoutfällt . Det resulterar i god optimering och används in vivo för att avslöja DNA-proteinbindning som förekommer i celler. ChIP-Seq kan användas för att identifiera och kvantifiera olika DNA-fragment för olika histonmodifieringar längs en genomisk region.
2. Mikrokock-nukleassekvensering ( MNase-seq ) används för att undersöka regioner som är bundna av välpositionerade nukleosomer. Användning av mikrokocknukleasenzymet används för att identifiera nukleosompositionering. Välpositionerade nukleosomer ses ha anrikning av sekvenser.
3. Analys för transposastillgänglig kromatinsekvensering ( ATAC-seq ) används för att titta in i regioner som är nukleosomfria (öppet kromatin). Den använder hyperaktiv Tn5-transposon för att framhäva nukleosomlokalisering.