Histonmodifizierende Enzyme – Wikipedia

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Histonmodifizierende Enzyme, die zu modifizierenden Stellen sind farblich markiert.

Die Verpackung des eukaryotischen Genoms in hochkondensiertes Chromatin macht es für die Faktoren unzugänglich, die für die Gentranskription, DNA-Replikation, Rekombination und Reparatur erforderlich sind. Eukaryoten haben komplizierte Mechanismen entwickelt, um diese durch das Chromatin auferlegte repressive Barriere zu überwinden. Das Nukleosom besteht aus einem Oktamer der vier Kernhistone (H3, H4, H2A, H2B), um das 146 Basenpaare DNA gewickelt sind. Mehrere unterschiedliche Enzymklassen können Histone an mehreren Stellen modifizieren.[1] In der Abbildung rechts sind die Histon-modifizierenden Enzyme aufgeführt, deren Spezifität bestimmt wurde. Es gibt mindestens acht verschiedene Arten von Modifikationen an Histonen (siehe das Legendenfeld oben links in der Abbildung). Enzyme wurden für die Acetylierung identifiziert,[2]Methylierung,[3]Demethylierung,[4]Phosphorylierung,[5]Ubiquitinierung,[6]Ö-GlcNAcylierung,[7]Sumoylierung,[8]ADP-Ribosylierung,[9]Beseitigung,[10][11] und Prolinisomerisierung.[12] Für ein detailliertes Beispiel von Histonmodifikationen bei der Transkriptionsregulation siehe RNA-Polymerasekontrolle durch Chromatinstruktur und Tabelle “Beispiele für Histonmodifikationen bei der Transkriptionsregulation”. Es ist bekannt, dass verschiedene physiologische Veränderungen (z. B. Vitamin B12-Mangel usw.) mit Verhaltensänderungen verbunden sind.[13][14] In einem Übersichtsartikel aus dem Jahr 2009[15] Die Autoren haben verschiedene Studien der Histon-Acetyltransferasen (HATs) p300 und Rtt109 (KAT11) sowie der Histon-Lysin-Demethylasen (HDMs) LSD1 (KDM1) und JMJD2A (KDM4A) zusammengefasst. Darüber hinaus zeigen neuere Erkenntnisse, wie wichtig HDACs für die Regulation des Lipidstoffwechsels und anderer Stoffwechselwege sind, die bei der Pathophysiologie von Stoffwechselstörungen eine Rolle spielen.[16]

Siehe auch[edit]

Verweise[edit]

  1. ^ Kouzarides T (Februar 2007). “Chromatinmodifikationen und ihre Funktion”. Zelle. 128 (4): 693–705. doi:10.1016 / j.cell.2007.02.005. PMID 17320507. S2CID 11691263.
  2. ^ Sterner DE, Berger SL (Juni 2000). “Acetylierung von Histonen und transkriptionsbezogenen Faktoren”. Microbiol. Mol. Biol. Rev.. 64 (2): 435–59. doi:10.1128 / MMBR.64.2.435-459.2000. PMC 98999. PMID 10839822.
  3. ^ Zhang Y., Reinberg D. (2001). “Transkriptionsregulation durch Histonmethylierung: Zusammenspiel verschiedener kovalenter Modifikationen der Histonschwänze des Kerns”. Genes Dev. 15 (18): 2343–60. doi:10.1101 / gad.927301. PMID 11562345.
  4. ^ Klose RJ, Zhang Y (2007). “Regulation der Histonmethylierung durch Demethylierung und Demethylierung”. Nat. Rev. Mol. Cell Biol. 8 (4): 307–18. doi:10.1038 / nrm2143. PMID 17342184. S2CID 2616900.
  5. ^ Nowak SJ, Corces VG (April 2004). “Phosphorylierung von Histon H3: ein Balanceakt zwischen Chromosomenkondensation und Transkriptionsaktivierung”. Trends Genet. 20 (4): 214–20. doi:10.1016 / j.tig.2004.02.007. PMID 15041176.
  6. ^ Shilatifard A (2006). “Chromatinmodifikationen durch Methylierung und Ubiquitinierung: Auswirkungen auf die Regulation der Genexpression”. Annu. Rev. Biochem. 75: 243–69. doi:10.1146 / annurev.biochem.75.103004.142422. PMID 16756492.
  7. ^ K, Sakabe; Z, Wang; Gw, Hart (16.11.2010). “Beta-N-Acetylglucosamin (O-GlcNAc) ist Teil des Histon-Codes”. Verfahren der National Academy of Sciences der Vereinigten Staaten von Amerika. 107 (46): 19915–20. Bibcode:2010PNAS..10719915S. doi:10.1073 / pnas.1009023107. PMC 2993388. PMID 21045127.
  8. ^ Nathan D., Ingvarsdottir K., Sterner DE, et al. (April 2006). “Die Histonsumoylierung ist ein negativer Regulator bei Saccharomyces cerevisiae und zeigt ein dynamisches Zusammenspiel mit positiv wirkenden Histonmodifikationen.”. Genes Dev. 20 (8): 966–76. doi:10.1101 / gad.1404206. PMC 1472304. PMID 16598039.
  9. ^ Hassa PO, Haenni SS, Elser M., Hottiger MO (September 2006). “Nukleare ADP-Ribosylierungsreaktionen in Säugetierzellen: Wo stehen wir heute und wohin gehen wir?”. Microbiol. Mol. Biol. Rev.. 70 (3): 789–829. doi:10.1128 / MMBR.00040-05. PMC 1594587. PMID 16959969.
  10. ^ Cuthbert GL, Daujat S., Snowden AW, et al. (September 2004). “Die Histondiminierung wirkt der Argininmethylierung entgegen”. Zelle. 118 (5): 545–53. doi:10.1016 / j.cell.2004.08.020. PMID 15339660. S2CID 8948511.
  11. ^ Wang Y., Wysocka J., Sayegh J., et al. (Oktober 2004). “Humanes PAD4 reguliert die Methylierungsniveaus von Histon-Arginin durch Demethylierung”. Wissenschaft. 306 (5694): 279–83. Bibcode:2004Sci … 306..279W. doi:10.1126 / science.1101400. PMID 15345777. S2CID 1579362.
  12. ^ Nelson CJ, Santos-Rosa H., Kouzarides T. (September 2006). “Die Prolinisomerisierung von Histon H3 reguliert die Lysinmethylierung und die Genexpression.” Zelle. 126 (5): 905–16. doi:10.1016 / j.cell.2006.07.026. PMID 16959570. S2CID 17789997.
  13. ^ Ghosh, Shampa; Sinha, Jitendra Kumar; Khandelwal, Nitin; Chakravarty, Sumana; Kumar, Arvind; Raghunath, Manchala (2018-11-25). “Erhöhter Stress und eine veränderte Expression von Histon-modifizierenden Enzymen im Gehirn sind mit einem anormalen Verhalten bei weiblichen Mäusen mit Vitamin B12-Mangel verbunden.” Ernährungsneurowissenschaften. 0 (9): 714–723. doi:10.1080 / 1028415X.2018.1548676. ISSN 1028-415X. PMID 30474509. S2CID 53785219.
  14. ^ Saraswathy, Kallur Nava; Ansari, Shagufta Naaz; Kaur, Gurjinder; Joshi, Pooran Chand; Chandel, Shivani (April 2019). “Assoziation von Vitamin B12-vermittelter Hyperhomocysteinämie mit Depressionen und Angststörungen: Eine Querschnittsstudie unter der indigenen Bevölkerung Bhils in Indien”. Klinische Ernährung ESPEN. 30: 199–203. doi:10.1016 / j.clnesp.2019.01.009. ISSN 2405-4577. PMID 30904222.
  15. ^ Marmorstein, Ronen; Trievel, Raymond C. (Januar 2009). “Histonmodifizierende Enzyme: Strukturen, Mechanismen und Spezifitäten”. Biochimica et Biophysica Acta (BBA) – Genregulationsmechanismen. 1789 (1): 58–68. doi:10.1016 / j.bbagrm.2008.07.009. ISSN 0006-3002. PMC 4059211. PMID 18722564.
  16. ^ A, Ferrari; E, Fiorino; M, Giudici; F, Gilardi; A, Galmozzi; N, Mitro; G, Cermenati; C, Godio; D, Caruso (November 2012). “Verknüpfung der Epigenetik mit dem Lipidstoffwechsel: Fokus auf Histondeacetylasen”. Molekulare Membranbiologie. 29 (7): 257–66. doi:10.3109 / 09687688.2012.729094. PMID 23095054. S2CID 39956339.


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