Профиль посттрансляционных модификаций гистона Н1 в хроматине эмбриональных стволовых клеток мыши
Различия в природе и положениях посттрансляционных модификаций в некоторых вариантах гистона H1 (H1.3—H1.5) из эмбриональных стволовых клеток и дифференцированных клеток - иммортализованных фибробластов линии NIH/3T3 и эмбриональных фибробластов.
Рубрика | Биология и естествознание |
Вид | статья |
Язык | русский |
Дата добавления | 26.08.2020 |
Размер файла | 2,0 M |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Статья по теме:
Профиль посттрансляционных модификаций гистона Н1 в хроматине эмбриональных стволовых клеток мыши
Т.Ю. Старкова, В.В. Ермакова, Е.В. Чихиржина, Институт цитологии РАН, лаборатория молекулярной биологии стволовых клеток
Т.О. Артамонова, Санкт-Петербургский государственный политехнический университет имени Петра Великого, Аналитический центр нано- и биотехнологий СПбГПУ
М.А. Ходорковский, А.Н. Томилин, Санкт-Петербургский государственный университет
РЕФЕРАТ
Линкерный гистон H1 - один из основных ядерных белков, принимающих участие в структурнорегуляторной организации хроматина. Ряд данных указывает на то, что посттрансляционные модификации H1 способны модулировать активность хроматина. С помощью масс-спектрометрии высокого разрешения (MALDI-FT-ICR-MS) мы обнаружили существенные различия в природе и положениях посттрансляционных модификаций в некоторых вариантах гистона H1 (H1.3--H1.5) из эмбриональных стволовых клеток и дифференцированных клеток - иммортализованных фибробластов линии NIH/3T3 и эмбриональных фибробластов (МЭФ). Так, метилирование K75 в вариантах H1.2-1.4, метилирование K108, K148, K151, K152 K154, K155, K160, K161, K179 и K185 в Н1.1, а также K168 в H1.2, фосфорилирование S129, T146, T149, S159, S163 и S180 в H1.1, T180 в H1.2 и T155 в H1.3 идентифицированы исключительно в эмбриональных стволовых клетках. Большинство сайтов ацетилирования вариантов H1.0 и H1.2 в эмбриональных стволовых клетках расположены в C-концевых доменах, известных своим участием в стабилизации конденсированного хроматина. Полученные данные могут послужить основой для дальнейших исследований, направленных на анализ функциональной значимости посттрансляционной модификации гистона H1 для процессов самообновления и дифференцировки плюрипотентных стволовых клеток.
КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА двумерный электрофорез, линкерный гистон Н1, масс-спектрометрия, посттрансляционные модификации, эмбриональные стволовые клетки мыши.
СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ MALDI-FT-ICR-MS - масс-спектрометрия ионно-циклотронного резонанса с Фурье-преобразованием; ПТМ - посттрансляционные модификации; ЭСК - эмбриональные стволовые клетки; МЭФ - эмбриональные фибробласты мыши; AU-PAGE - полиакриламидный гель, содержащий мочевину; SDS-PAGE - полиакриламидный гель, содержащий додецилсульфат натрия; meK - метилирование лизина; acK - ацетилирование лизина; pS/T - фосфорилирование серина/треонина; MetO - метио- нинсульфоксид.
ВВЕДЕНИЕ
фибробласт гистон посттрансляционный клетка
Архитектурные белки хроматина, такие, как гистон H1, взаимодействуют с нуклеосомами без явной специфичности к последовательности ДНК, способствуя формированию локально и/или глобально измененной архитектуры хроматина [1-8]. Белки семейства гистонов H1 человека и мыши представлены семью соматическими подтипами (от H1.0 до H1.5 и H1X) и четырьмя уникальными вариантами (Hit, H1T2m, HILS1 и Hioo), характерными для половых клеток [9-13]. Несмотря на высокую структурную консервативность, подтипы H1 различаются эволюционной стабильностью, распределением в эухроматине/гетерохроматине и аффинностью связывания хроматина, что может быть результатом посттрансляционных модификаций (ПТМ) [14-17].
Хроматин эмбриональных стволовых клеток (ЭСК) и индуцированных плюрипотентных клеток активно изучается в течение последних нескольких десятилетий в связи с огромным потенциалом использования ЭСК в биомедицине. За это время показано, что гетерохроматин ЭСК более «открыт», чем в дифференцированных клетках [18], и это свойство, приводящее к глобально повышенной транскрипции, может быть результатом снижения экспрессии белков H1 [19] и ПТМ ядерных белков [18-20].
В рамках нашего исследования с помощью сочетания физико-химических и биологических подходов выявлены новые ПТМ гистона H1, специфически присутствующие в хроматине ЭСК, но не в дифференцированных клетках мыши. Обсуждается возможная роль выявленных модификаций в структурно-регуляторной организации хроматина этих клеток.
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
Все процедуры на животных выполняли в соответствии с принципами гуманного использования лабораторных животных по стандартам, предписанным Американским физиологическим обществом. Работа с мышами выполнялась строго в соответствии с законодательными актами Российской Федерации о защите животных и была одобрена Советом по этике Института как гуманное использование лабораторных животных.
Эмбриональные фибробласты мыши (МЭФ) выделены из 13.5-дневных зародышей мыши после естественного спаривания животных. ЭСК мыши линии E14Tg2A приобретены в BayGenomics. Клеточная линия NIH/3T3 получена из Российской коллекции клеточных культур Института цитологии РАН (Санкт-Петербург, Россия).
Культивирование клеточных линий
Клетки NIH/3T3 и МЭФ культивировали в DMEM с добавлением 10% эмбриональной бычьей сыворотки, L-глутамина и 1% пенициллина/ стрептомицина [21, 22]. ЭСК культивировали в DMEM/F12 с добавлением 15% фетальной бычьей сыворотки, 1% пенициллина/стрептомицина, L-глутамина, незаменимых аминокислот и лейкозингибирующего фактора (LIF) на обработанных желатином культуральных чашках. Клетки промывали PBS (pH 7.5), обрабатывали 0.05% трипсином (10 мин при 37°C) и собирали центрифугированием при 2000 g в течение 5 мин. Клеточный осадок с 6-8 чашек (d = 10 см) замораживали в жидком азоте и хранили при -70°С.
Экстракция и разделение вариантов гистона Н1
Для сохранения интактных nTM белки H1 выделяли из клеток напрямую (минуя стадию выделения ядер) с помощью 5% хлорной кислоты с последующим осаждением подкисленным ацетоном [7]. Варианты H1 разделяли методом двухмерного гель-электрофореза в полиакриламидном геле [7, 8].
Ферментативный гидролиз и анализ MALDI-FT- ICR-MS
После проведения 2D-электрофореза фрагменты геля, содержащие ядерные белки, вырезали, измельчали и обрабатывали 40% ацетонитрилом в 0.1 М бикарбонате аммония при 37°С в течение 15 мин как описано ранее [7]. Биологические образцы анализировали в двух биологических и двух-трех аналитических повторностях. Масс-спектры регистрировали в режиме положительных ионов в диапазоне 500-3000 м/z с использованием масс- спектрометра MALDI-FT-ICR (Varian 902-MS), оснащенного сверхпроводящим магнитом 9.4 Тл и УФ-лазером (Nd: YAG) [7]. Спектры анализировали с использованием программных пакетов Mascot и Protein Prospector MS-Fit как описано ранее [7].
РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
Целью нашей работы было сравнение ПТМ линкерных гистонов H1 из дифференцированных и эмбриональных стволовых клеток мыши. Варианты гистона H1 мы разделяли с использованием сочетания AU-PAGE с SDS-PAGE, что особенно оправдано в случае идентификации заряженных кислотно-растворимых белков, включая гистоны [7, 8, 23, 24]. На рис. 1 представлены результаты 2D-электрофоретического разделения вариантов H1 хроматина из двух типов дифференцированных клеток, иммортализованных фибробластов мыши линии NIH/3T3 и первичных эмбриональных фибробластов мыши (МЭФ), а также плюрипотентных клеток мыши (ЭСК линии E14Tg2А). В результате анализа электрофоре- грамм мы идентифицировали в клетках NIH/3T3 пять фракций, содержащих варианты Н1 (рис. 1A), семь фракций в МЭФ (рис. 1Б) и восемь в ЭСК (рис. 1В). Оставшиеся фракции включают белки семейства HMG (High Mobility Group) и другие ядерные белки (табл. S1 [25]). Результаты MS-анализа H1 представлены в табл. S2 [25] и на рис. 2-4. Обнаружены и проанализированы шесть изоформ H1 (H1.0-H1.5). Идентифицированные ПТМ подтипов H1 из NIH/3T3, МЭФ и ЭСК представлены в таблице и на рис. 5. На рис. 5 дополнительно представлены ранее идентифицированные ПТМ гистона H1 из тимуса мыши [7].
Рис. 1.2 - D-электрофорез обогащенных H1 экстрактов клеток NIH/3T3 (A), МЭФ (Б) и ЭСК (Я). Варианты H1 идентифицированы в пяти фракциях (обозначены 2-4, 7 в A), семи фракциях (4-10 в Б) и восьми фракциях (15-18, 20-21,30-31 в Я) клеток NIH/3T3, МЭФ и ЭСК соответственно. Остальные белковые фракции описаны в табл. S1 [25]
Рис. 2 - Масс-спектры подтипов гистона Н1 хроматина клеток NIH/3T3. Номер спектров соответствует номеру пятна на 2D-электрофореграмме. Подробное описание содержания белков в каждом пятне приведено в табл. 1S [25]
Рис. 3 - Масс-спектры подтипов гистона Н1 хроматина клеток МЭФ. Номер спектров соответствует номеру пятна на 2D-электрофореграмме. Подробное описание содержания белков в каждом пятне приведено в табл. S1 [25]
Рис. 4 - Масс-спектры подтипов гистона Н1 хроматина ЭСК. Номер спектров соответствует номеру пятна на 2D-электрофореграмме. Подробное описание содержания белков в каждом пятне приведено в табл. S1 [25]
Рис. 5 - Потенциальные ПТМ вариантов Н1 из клеток NIX/ЗТЗ, МЭФ и Е14
Метилирование
Гистоны H1 - одна из основных групп ядерных белков хроматина, которые участвуют в продольном уплотнении реплицирующейся хромосомы [24]. В хроматине ЭСК на одну нуклеосому приходится
0.5 молекулы H1 (суммарно всех подтипов), что примерно в 2 раза ниже, чем в хроматине дифференцированных клеток [26]. Истощение линкерного гистона H1 приводит к снижению степени компактизации хроматина, уменьшению глобального расстояния между нуклеосомами и снижению степени ПТМ некоторых гистонов, таких, как метилирование [26].
Сравнительный анализ ПТМ вариантов H1 из клеток NIH/3T3, МЭФ и ЭСК выявил снижение степени метилирования вариантов H1.4 и H1.5 в ЭСК по сравнению с дифференцированными клетками (рис. 5). Идентифицированные сайты метилирования белков H1 расположены, в основном, в области глобулярного домена в положениях K34/K35, K63/65 и K73/75 в зависимости от варианта H1 (таблица).
Большинство выявленных нами таких ПТМ, как meK63/64, в вариантах Н1.2--Н1.4, meK47 в H1.3, meK97 в H1.2, meK117 в H1.2 и meK27 в H1.5 уже описаны ранее [7, 8, 10-12]. Считается, что метилирование в этих положениях защищает аминогруппы лизинов, вызывая увеличение сродства гистона к ДНК и облегчение перехода хроматина в локально репрессированное состояние [7, 8]. Помимо описанных выше ПТМ, мы идентифицировали метилирование K75 вариантов H1.2-1.4 исключительно в ЭСК (рис. 5, табл. S2 [25]), расположенное в глобулярном домене Н1, которое также может приводить к защите аминогруппы лизина в этих клетках.
Потенциальные сайты метилирования K108, K148, K151, K152, K154, K155, K160, K161, K179 и K185 в Н1.1, K168 в H1.2 также идентифицированы исключительно в клетках ЭСК, тогда как метилирование K202 и K204 в H1.4 - только в дифференцированных клетках NIH/3T3 и МЭФ. Большинство из этих ПТМ расположены в мотивах (S/T)PXK или (S/T) PXZ (где Х - любой аминокислотный остаток) вблизи фосфорилированных серинов и треонинов H1. Потенциальная роль этих модификаций рассмотрена в разделе «Фосфорилирование».
Ацетилирование
Согласно нашим данным, общий уровень ацетилирования H1 в ЭСК оказался выше, чем в дифференцированных клетках (рис. 5). Как и ожидалось, мы идентифицировали несколько сайтов ацетилирования в N-концевом и глобулярном доменах H1 (таблица). В большинстве случаев точная биологическая роль этих модификаций не установ-
лена. Ацетилирование одного из наиболее изученных сайтов - acK34-H1.4, является отличительным признаком промоторов транскрипционно активных генов и помогает привлекать к промоторам комплекс инициации транскрипции TFIID [27]. Однако мы не обнаружили acK34-H1.4 ни в одном из исследованных типах клеток. В то же время мы наблю
дали метилирование в этой позиции варианта H1.4 в NIH/3T3 и МЭФ, но не в ЭСК. Мы предполагаем, что деметилирование K34-H1.4 ЭСК может способствовать ацетилированию в этом сайте и облегчать рекрутирование транскрипционного фактора TFIID к промоторным областям. Кроме того, согласно нашим данным, Н1 ЭСК характеризуется наличием Потенциальные ПТМ вариантов гистона Н1 хроматина NIH/3T3, МЭФ и ЭСК. Модификации, выделенные жирным шрифтом, описаны ранее [8] acK83 и acK87 в H1.1 и acK81 в H1.2.
Клетки |
H1 |
Модификации |
Положение сайта модификации |
|
ацетилирование |
K12, К132, К136, К137, К149 |
|||
H1.0 |
метилирование |
K139, K155, K156 |
||
фосфорилирование |
S135, T153 |
|||
ацетилирование |
K17 |
|||
H1.1 |
метилирование |
K116, K121, K125 |
||
фосфорилирование |
S2, S115, T120 |
|||
ацетилирование |
K17 |
|||
H1.2 |
метилирование |
K46, K63, K90, K97, K117, K121 |
||
NIH/3T3 |
фосфорилирование |
S2, S41, S89, T96, S113 |
||
H1.3 |
ацетилирование |
K17 |
||
метилирование |
K47, K64 |
|||
ацетилирование |
K17 |
|||
H1.4 |
метилирование |
K34, K46, K63, K195, K197, K200, K202, K205 |
||
фосфорилирование |
T18, S36, S41, T45 |
|||
ацетилирование |
K17, K26, K12, K180 |
|||
H1.5 |
метилирование |
K27, K31, K51, K62, K63, K74 |
||
фосфорилирование |
S18, T25, S40, S57, S111, T121, T132 |
|||
ацетилирование |
K12, K180, K182, K184, K188 |
|||
H1.0 |
метилирование |
K14, K69, K73 |
||
фосфорилирование |
S66, T84, S185 |
|||
ацетилирование |
K17, K22, K23, K29 |
|||
H1.1 |
метилирование |
K35, K116, K121, K125 |
||
фосфорилирование |
T24, S115, T120, S123 |
|||
ацетилирование |
K17, K153, K156, K157, K159, K206, K210 |
|||
H1.2 |
метилирование |
K21, K22, K46, K106, K117, K121, K148 |
||
МЭФ |
фосфорилирование |
S2, S41, T154, T173 |
||
ацетилирование |
K17 |
|||
H1.3 |
метилирование |
K47, K64 |
||
фосфорилирование |
T18 |
|||
ацетилирование |
K17 |
|||
H1.4 |
метилирование |
K34, K46, K63, K195, K197, K200, K202, K205 |
||
фосфорилирование |
S36, S41, T45, S204 |
|||
ацетилирование |
K17, K26, K143 |
|||
H1.5 |
метилирование |
K27, K31, K45, K62, K74, K134, K144, K147, K191, K193 |
||
фосфорилирование |
S111, T132, T149, S192 |
|||
H1.0 |
ацетилирование |
K12, K17, K20, К121, К122, К125, К127, К136, К137, К147, К148, К149, К155, К184, К188 |
||
ацетилирование |
K17, K83, K87, K133, K134, K136, K137, K144, K167, K168, K183 |
|||
H1.1 |
метилирование |
K108, K116, K148, K151, K152, K154, K155, K160, K161, K179, K185 |
||
фосфорилирование |
T24, S88, S115, T120, S123, S129, T146, T149, S159, S163, S180 |
|||
ацетилирование |
K17, K81, K122, K127, K130, K149, K153, К156, К157, K172, K175, K176, K178 |
|||
H1.2 |
метилирование |
K46, K63, K75, K121, K148, K168 |
||
ЭСК |
фосфорилирование |
T154, S173, T180 |
||
ацетилирование |
K17, K154, K157, K158 |
|||
H1.3 |
метилирование |
K47, K64, K75 |
||
фосфорилирование |
T155 |
|||
H1.4 |
ацетилирование |
K17 |
||
метилирование |
K46, K63, K75 |
|||
H1.5 |
ацетилирование |
K17 |
||
метилирование |
K45, K74 |
Снижение положительного заряда в этой области вследствие ацетилирования аминогруппы остатков лизина может привести к дестабилизации взаимодействий H1 с ДНК и, в свою очередь, способствовать образованию локально релаксированного состояния хроматина.
Образование «открытого» хроматина также может облегчаться ацетилированием остатков лизина в С-концевых областях вариантов H1.1--H1.3. Более того, большинство из этих C-концевых ЭСК-специфичных сайтов ацетилирования и метилирования вариантов H1.1--H1.3 расположены в мотивах (S/T)PXK или (S/T)PXZ вблизи фосфорилированных остатков серина и треонина. Их потенциальная биологическая роль и механизм регуляции взаимодействия Hl-ДНК, опосредуемый ацетилированием/метилированием лизинов в мотивах (S/T)PXK или (S/T)PXZ, более подробно обсуждаются в разделе «Фосфорилирование».
Фосфорилирование
Нами идентифицирован ряд сайтов фосфорилирования гистонов H1, таких, как T24, S115, T120 и S123 в Hl.l, S2, S41, T154 и T173 в H1.2, характерных как для дифференцированных клеток, так и для ЭСК. В то же время несколько потенциальных сайтов фосфорилирования подтипов Н1 выявлено исключительно в ЭСК: S129, T146, T149, S159, S163 и S180 в Hl.l, T180 в H1.2 и T155 в H1.3 (рис. 5, табл. S2 [25]). Идентифицированные сайты фосфорилирования расположены в основном в С-концевых доменах Hl, в том числе в мотивах (S/T)PXK и (S/T) PXZ (рис. 5), которые фосфорилируются во время митоза и модулируют тем самым состояние хроматина [15, 28-34]. Вопрос о функциональной связи фосфорилирования и/или его отсутствия в ряде сайтов других подтипов H1 с поддержанием плюрипотент- ности ЭСК и способностью дифференцировки этих клеток остается пока открытым.
Известно, что фосфорилирование S173 (H1.2) и S187 (H1.4), происходящее во время интерфазы, необходимо для релаксации хроматина и активации транскрипции [15, 30-32]. Принимая во внимание тот факт, что эти остатки серина лежат в пределах областей, структурно напоминающих так называемые участки с механизмом двоичного метилирования/ фосфорилирования (methyl-phospho switch regions) коровых гистонов, метилирование K172 H1.2 в ЭСК может способствовать фосфорилированию соседнего S173. В свою очередь, pS173 может стимулировать ацетилирование K172, приводящее к активации транскрипции.
Мы идентифицировали несколько спаренных ПТМ, таких, как meK148/pT149-H1.1 и meK179/pS180 (Hl.l в ЭСК), meK191/pS192 (H1.5 в МЭФ), которые расположены в основном в C-концевых областях белков (рис. 5). Их структурная организация также напоминает области methyl-phospho switch regions основных гистонов. Один из примеров данного типа регуляции - сайт K9/Sl0 в гистоне H3 [35-38]. Регуляторное состояние сайта K9/Sl0 характеризуется стабильным meK и динамическим фосфорилированием остатка S/T, который находится вблизи K. Фосфорилирование Sl0 и S28 в H3 приводит к ацетилированию в K9 и K27 соответственно, что способствует активации транскрипции [39].
Кроме того, мы также идентифицировали ряд сайтов ацетилирования/фосфорилирования, включая acKl7/pTl8 (Hl.4 и Hl.5 в клетках NIH/3T3), acKl7/pTl8 (Hl.3 в МЭФ), acK23/pT24 (Hl.l в МЭФ), acKl84/pSl85 (Hl.0 в МЭФ), acKl53/pTl54 (Hl.2 в МЭФ и ЭСК), acKl54/pTl55 (Hl.3 в ЭСК) и acKl72/pSl73 (Hl.2 в ЭСК). Эти области ацетилирования/фосфорилирования характерны как для ЭСК, так и для дифференцированных клеток. Их структурная организация также напоминает области methyl-phospho switch regions за исключением того, что метилирование изменяется на ацетилирование. Возможно, что и в данном случае мы имеем дело с участками methyl-acetyl-phospho switch- регуляции, рассмотренными выше [40, 4l], и ацетилирование этих сайтов также может приводить к активации транскрипции. Однако эта гипотеза требует дальнейшей экспериментальной проверки.
Цитруллирование
Ранее было показано, что цитруллирование Hl.2- Hl.4 в R54 способствует приобретению и поддержанию состояния плюрипотентности клеток [42]. Фактически это проявляется в нарушении связывания Hl с хроматином, что вызывает формирование «открытого» состояния хроматина. Цитруллирование - это процесс замены аргинина на цитруллин, которое приводит к смещению пика пептида ERSGVSLAALK на 0.9844 м/z в масс- спектрах. Мы наблюдали смещенный пик низкой интенсивности в области ll3l.64 м/z, однако вероятность его правильного отнесения составляет 9.8 ppm. При анализе спектров мы не учитывали пики свыше ppm. Таким образом, мы не можем точно показать, имеет ли место цитруллирование R54 в наших образцах Hl.2-Hl.4 из ЭСК.
Формилирование
Известно, что Hl.2 в положениях K63-K85 и K97 в тканях мыши, но не в хроматине иммортализованных клеточных линий, может подвергаться фор-милированию [43]. Мы также не идентифицировали сайты формилирования H1 в изученных нами клеточных линиях. Роль данной ПТМ неизвестна, но предполагается, что формилирование может катализироваться неким специфическим ферментом во время деметилирования остатков лизина аминоксидазой LSD1 [44].
Окисление
Нами идентифицирован сайт окисления метионина до метионинсульфоксида MetO [45] в положении M31 гистона H1.0 дифференцированных клеток, но не в ЭСК (табл. 2S [25]). Положение остатков М в белках часто способствует образованию гидрофобных связей между их атомами серы и кольцами ароматических остатков триптофана, фенилаланина или тирозина [46]. Эти гидрофобные серно-кольцевые связи создают структурную стабильность белков, примерно равную стабильности ионного солевого мостика [46]. Взаимодействие с М устанавливает оптимальное положение, необходимое для обеспечения антиоксидантной защиты ароматических аминокислот. Окисление метионина до MetO разрушает эту гидрофобную связь и может влиять на формирование нормальной трехмерной структуры белка. Окисленные белки характеризуются повышенной гидрофобностью поверхности [47], что коррелирует с возрастным увеличением содержания MetO [45]. Отсутствие сайтов окисления H1 в ЭСК согласуется с неограниченным потенциалом самообновления этих клеток.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В представленном исследовании проведено сравнение потенциальных сайтов ПТМ гистона H1 в дифференцированных и эмбриональных стволовых клетках мыши. Выявлено сходство общих уровней метилирования/ацетилирования H1.3--H1.5, природы и положения посттрансляционных модификаций гистонов H1.3--H1.5 в ЭСК и дифференцированных клетках. При этом уровни ацетилирования H1.0 и H1.2 в ЭСК (в дополнение к ранее известным фактам о снижении уровня их экспрессии в хроматине ЭСК [20]) в целом выше, чем в гистонах дифференцированных клеток (рис. 5). Большинство потенциальных сайтов ацетилирования H1.0 и H1.2 в ЭСК расположены в С-концевых доменах белков, а именно в областях 97-121 и 145-169. Эти области локализованы в двух известных субдоменах С-концевого фрагмента, участвующих в стабилизации конденсированного хроматина [20, 48]. Уменьшение положительного заряда N- и C-концевых областей белков H1 может ослабить взаимодействие Н1-ДНК на входе/выходе ДНК из коровой частицы и предотвратить взаимодействие H1 с регуляторными белками хроматина, такими, как HMGN и HMGB1/2 [49, 50]. Известно, что белки HMGB1/2 способны вытеснять гистон H1 из ДНК- белкового комплекса и тем самым облегчать ремоделирование нуклеосомы, обеспечивая доступность ДНК для факторов транскрипции [51]. Смещение H1 из нуклеосомы должно привести к образованию «открытой» структуры хроматина, что свойственно стволовым клеткам.
Таким образом, открытая структура хроматина плюрипотентных стволовых клеток может формироваться как путем снижения общего уровня экспрессии H1, так и в результате посттрансляционных модификаций вариантов H1.0 и H1.2, приводящих к нарушению их связывания с ДНК и, как следствие, к образованию хроматина с более рыхлой структурой. Биологическая роль наиболее известных в настоящее время модификаций H1 пока не ясна. Необходимы дальнейшие исследования, чтобы определить индивидуальные и совокупные роли этих ПТМ. Эти знания помогут нам глубже понять молекулярные процессы, лежащие в основе функционирования хроматина плюрипотентных клеток.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. White A.E., Hieb A.R., Luger K. // Sci. Rep. 2016. V. 6. № 19122. P. 1-14.
2. Ausio J. // Bioessays. 2015. V. 37. P 46-51.
3. Crane-Robinson C. // Biochim. Biophys. Acta. 2016. V. 1859. № 3. P 431-435.
4. Song F., Chen P., Sun D., Wang M., Dong L., Liang D., Xu R.M., Zhu P., Li G. // Science. 2014. V. 344. № 6182. P 376-380.
5. Zhou B.R., Jiang J., Feng H., Ghirlando R., Xiao T.S., Bai Y. // Mol. Cell. 2015. V. 59. № 4. P. 628-638.
6. Chikhirzhina E., Starkova T., Polyanichko A. // Biophysics. 2018. V. 63. № 6. Р 858-865.
7. Starkova T.Y., Polyanichko A.M., Artamonova T.O., Khodorkovskii M.A., Kostyleva E.I., Chikhirzhina E.V., Tomilin A.N. // Phys. Biol. 2017. V. 14. P. 016005.
8. Kowalski А., Paiyga J. // Gel Electrophoresis - Principles and Basics. 2012. V. 8. P 117-136.
9. Parseghian M.H., Newcomb R.L., Hamkalo B.A. // J. Cell. Biochem. 2001. V. 83. P. 643-659.
10. Happel N., Doenecke D. // Gene. 2009. V. 431. P. 1-12.
11. Izzo A., Kamieniarz K., Schneider R. // Biol. Chem. 2008. V. 389. P. 333-343.
12. Fyodorov D.V., Zhou B.R., Skoultchi A.I., Bai Y. // Nat. Rev. Mol. Cell. Biol. 2018. V. 19. P. 192-206.
13. Millan-Arino L., Izquierdo-Bouldstridge A., Jordan A. // Biochim. Biophys. Acta. 2016. V. 1859. P. 510-519.
14. Khochbin S. // Gene. 2001. V. 271. P. 1-12.
15. Talasz H., Sapojnikova N., Helliger W., Lindner H., Puschen- dorf B. // J. Biol. Chem. 1998. V. 273. P. 32236-32243.
16. Ponte I., Vidal-Taboada J.M., Suau P. // Mol. Biol. Evol. 1998. V. 15. P. 702-708.
17. Th'ng J.P., Sung R., Ye M., Hendzel M.J. // J. Biol. Chem. 2005. V. 280. P. 27809-17814.
18. Serrano L., Vazquez B.N., Tischfield J. // Exp. Biol. Med. 2013. V. 238. P. 259-270.
19. Meshorer E., Yellajoshula D., George E., Scambler P.J., Brown D.T., Misteli T. // Dev. Cell. 2006. V. 10. № 1. P. 105-116.
20. Terme J.M., Sesй B., Millan-Arino L., Mayor R., Izpisьa Belmonte J.C., Barrero M.J., Jordan A. // J. Biol. Chem. 2011. V. 286. P. 35347-35357.
21. Liskovykh M., Chuykin I., Ranjan A., Safina D., Popova E., Tolkunova E., Mosienko V., Minina J., Zhdanova N., Mullins J., et al. // PLoS One. 2011. V. 11. P. e27345.
22. Liskovykh M., Ponomartsev S., Popova E., Bader M., Kouprina N., Larionov V., Alenina N., Tomilin A. // Cell Cycle. 2015. V. 4. № 8. P. 1268-1273.
23. Goldknopf I.L., Busch H. // Physiol. Chem. Phys. 1975. V. 7. P. 23-30.
24. Maresca T.J., Heald R. // Cell Cycle. 2006. V. 5. P. 589-591.
25. Fan Y., Nikitina T., Zhao J., Fleury T.J., Bhattacharyya R., Bouhassira E.E., Stein A., Woodcock C.L., Skoultchi A.I. // Cell. 2005. V. 123. № 7. P. 1199-1212.
26. Kamieniarz K., Izzo A., Dundr M., Tropberger P., Ozretic L., Kirfel J., Scheer E., Tropel P., Wisniewski J.R., Tora L., et. al. // Genes Dev. 2012. V. 26. № 8. P. 797-802.
27. Dou Y., Gorovsky M.A. // Mol. Cell. 2000. V. 6. P. 225-231.
28. Chadee D.N., Taylor W.R., Hurta R.A., Allis D., Wright J., Davie J. // J. Biol. Chem. 1995. V. 270. P. 20098-20105.
29. Sarg B., Helliger W., Talasz H., Forg B., Lindner H. // J. Biol. Chem. 2006. V. 281. P. 6573-6580.
30. Harshman S.W., Young N.L., Parthun M.R., Freitas M.A. // Nucl. Acids Res. 2013. V. 41. № 21. P. 9593-9609.
31. Liao R., Mizzen C.A. // Biochim. Biophys. Acta. 2016. V. 1859. P. 476-485.
32. Alexandrow M.G., Hamlin J.L. // J. Cell Biol. 2005. V. 168. P. 875-886.
33. Strunnikov A.V., Hogan E., Koshland D. // Genes Dev. 1995. V. 9. P. 587-599.
34. Daujat S., Zeissler U., Waldmann T., Happel N., Schneider R. // J. Biol. Chem. 2005. V. 280. P. 38090-38095.
35. Lachner M., Jenuwein T. // Curr. Opin. Cell Biol. 2002. V. 14. P. 286-298.
36. Li Y., Danzer J.R., Alvarez P., Belmont A.S., Wallrath L.L. // Development. 2003. V. 130. P. 1817-1824.
37. Ayyanathan K., Lechner M.S., Bell P., Maul G.G., Schultz D.C., Yamada Y., Tanaka K., Torigoe K., Rauscher F.J. III // Genes Dev. 2003. V. 17. № 15. P. 1855-1869.
38. Rossetto D., Avvakumov N., Cote J. // Epigenetics. 2012. V. 10. P. 1098-1108.
39. Cheung P., Tanner K.G., Cheung W.L., Sassone-Corsi P., Denu J.M., Allis C.D. // Mol. Cell. 2000. V. 5. № 6. P. 905-915.
40. Chadee D.N., Hendzel M.J., Tylipski C.P., Allis C.D., Bazett- Jones D.P., Wright J.A., Davie J.R. // J. Biol. Chem. 1999. V. 274. P. 24914-24920.
41. Christophorou M.A., Castelo-Branco G., Halley-Stott R.P., Oliveira C.S., Loos R., Radzisheuskaya A., Mowen K.A., Ber- tone P., Silva J.C., Zernicka-Goetz M., et al. // Nature. 2014. V. 507. № 7490. P. 104-108.
42. Wisniewski J.R., Zougman A., Krьger S., Mann M. // Mol. Cell. Proteomics. 2007. V. 6. № 1. P. 72-87.
43. Shi Y., Lan F., Matson C., Mulligan P., Whetstine J.R., Cole P.A., Casero R.A., Shi Y. // Cell. 2004. V. 119. P. 941-953.
44. Kim G., Weiss S.J., Levine R.L. // Biochim. Biophys. Acta. 2014. V. 1840. P. 901-905.
45. Valley C.C., Cembran A., Perlmutter J.D., Lewis A.K., Labello N.P., Gao J., Sachs J.N. // J. Biol. Chem. 2012. V. 287. № 42. P. 34979-34991.
46. Chao C.C., Ma Y.S., Stadtman E.R. // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 1997. V. 94. P. 2969-2974.
47. Lu X., Hansen J.C. // J. Biol. Chem. 2004. V. 279. P. 8701-8707.
48. Roque A., Ponte I., Suau P. // Chromosoma. 2016. V. 1859. P. 510-519.
49. Murphy K.J., Cutter A.R., Fang H., Postnikov Y.V., Bustin M., Hayes J.J. // Nucl. Acids Res. 2017. V. 45. P. 9917-9930.
50. Stros M. // Biochim. Biophys. Acta. 2010. V. 799. P. 101-113.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Достижения в области изучения стволовых клеток. Виды стволовых клеток, особенности их функционирования. Эмбриональные и гемопоэтические стволовые клетки. Стволовые клетки взрослого организма. Биоэтика использования эмбриональных стволовых клеток.
презентация [908,9 K], добавлен 22.12.2012История изучения стволовых клеток. Изолирование линий эмбриональных стволовых клеток человека и животных. Эмбриональные, гемопоэтические, мезенхимальные, стромальные и тканеспецифичные стволовые клетки. Использование дезагрегированных эмбрионов.
реферат [32,5 K], добавлен 13.12.2010Генная инженерия и трансгеноз. Методология получения трансгенных мышей. Использование ретровирусных векторов. Использование метода микроинъекций ДНК. Использование модифицированных эмбриональных стволовых клеток. Использование трансгенных мышей.
реферат [32,2 K], добавлен 18.09.2015Изучение принципа действия биопринтера, способного из клеток создавать любой орган, нанося клетки слой за слоем. Анализ технологии выращивания искусственных органов на основе стволовых клеток. Исследование механизма быстрого самообновления клеток крови.
реферат [1,8 M], добавлен 25.06.2011Образование тканей из зародышевых листков (гистогенез). Понятие как стволовых клеток как полипотентных клеток с большими возможностями. Механизмы и классификация физиологической регенерации: внутриклеточная и репаративная. Виды эпителиальных тканей.
реферат [19,6 K], добавлен 18.01.2010Понятие и история открытия стволовых клеток - особых клеток живых организмов, каждая из которых способна впоследствии изменяться (дифференцироваться) особым образом (получать специализацию и далее развиваться как обычная клетка). Медицинское значение.
реферат [14,7 K], добавлен 07.05.2012Изучение эксперимента на мухе дрозофиле для исследования наследственности и изменчивости видов. Перепрограммирование соматических клеток. Принцип применения индуцированных плюрипотентных стволовых клеток. Метод переноса ядра соматической клетки в ооцит.
курсовая работа [705,9 K], добавлен 02.04.2015Понятие и назначение стволовых клеток, их локализация и порядок исследования русскими учеными. Pаботы, доказывающие наличие cтволовых клеток пpактичеcки во вcех оpганах взpоcлых животных и человека. Эмбриональные стволовые клетки, их применение.
реферат [65,0 K], добавлен 08.12.2010Основные функции бокаловидных клеток как клеток эпителия слизистой оболочки кишечника и других органов позвоночных животных и человека. Форма клеток и особенности их локализации. Секрет бокаловидных клеток. Участие бокаловидных клеток в секреции слизи.
реферат [2,9 M], добавлен 23.12.2013Тканеспецифичные стволовые клетки, стволовые клетки крови млекопитающих. Базальные кератиноциты - стволовые клетки эпидермиса. Способность клеток к специализации (дифференцировке). Регенерация сердечной ткани. Перспективы применения стволовых клеток.
реферат [25,2 K], добавлен 07.04.2014Основные разновидности живых клеток и особенности их строения. Общий план строения эукариотических и прокариотических клеток. Особенности строения растительной и грибной клеток. Сравнительная таблица строения клеток растений, животных, грибов и бактерий.
реферат [5,5 M], добавлен 01.12.2016Клетка как единая система сопряженных функциональных единиц. Гомологичность клеток. Размножение прокариотических и эукариотических клеток. Роль отдельных клеток во многоклеточном организме. Разнообразие клеток в пределах одного многоклеточного организма.
реферат [28,6 K], добавлен 28.06.2009Химический состав клеток, функции внутриклеточных структур, функции клеток в организме животных и растений, размножение и развитие клеток, приспособления клеток к условиям окружающей среды. Положения клеточной теории по М. Шлейдену и Т. Шванну.
презентация [1,3 M], добавлен 17.12.2013Роль стромы и микроокружения кроветворных органов в образовании и развитии клеток крови. Теории кроветворения, постоянство состава клеток крови и костного мозга. Морфологическая и функциональная характеристика клеток различных классов схемы кроветворения.
реферат [1,1 M], добавлен 07.05.2012Морфологическая разнообразность лимфоцитов, экспрессирование ими особых у каждой субпопуляции поверхностных маркеров. Различие Т-клеток по своим антигенраспознающим рецепторам. Дифференцировка В-клеток, активация Т и В-клеток, вызывающая синтез маркеров.
реферат [17,0 K], добавлен 26.09.2009Методика и задачи проведения урока биологии на тему: "Строение клеток", а также формы работы с учащимися. Сравнительная характеристика прокариотических и эукариотических клеток. Структура, назначение и функции основных органоидов клеток живых организмов.
конспект урока [34,4 K], добавлен 16.02.2010Значение роста и развития клеток. Жизненный и митотический циклы клеток. Продолжительность жизни разных типов клеток в многоклеточном организме. Рассмотрение митоза как универсального способа размножения, сохраняющего постоянство числа хромосом в клетках.
презентация [4,1 M], добавлен 05.12.2014Значение теории Дарвина в истории биологии. Наследуемые морфологические и физиологические характеристики живых организмов. Современные креационистские гипотезы. Теория возникновения жизни. Применение стволовых клеток. Процессы старения и старость.
реферат [590,3 K], добавлен 20.08.2015Метод пульс-электрофореза для разделения ДНК индивидуальных хромосом. Выделение ДНК из клеток, лишенных клеточной стенки и измерение конечной концентрации ДНК. Выделение ДНК из культивируемых клеток: лимфоцитов, прокариот, грибов и растительных клеток.
контрольная работа [576,0 K], добавлен 11.08.2009Возникновение молекулярной биотехнологии. История проблемы биологического кода. Политика в области генной терапии соматических клеток. Накопление дефектных генов в будущих поколениях. Генная терапия клеток зародышевой линии. Генетика и проблема человека.
реферат [41,9 K], добавлен 25.09.2014