[albert52]

Продолжим.

Распределение нуклеосом вдоль генома определяет доступность факторов транскрипции (ТФ) для конкретных последовательностей ДНК. Хотя большинство ТФ не могут получить доступ к закрытым структурам хроматина, новый класс ТФ, определенных как факторы-пионеры, может распознавать свою целевую последовательность ДНК даже внутри компактного хроматина. Однако пионерные факторы не имеют неограниченного доступа к хроматину; они проявляют характерные для клеточного типа паттерны связывания и исключены из структур хроматина более высокого порядка, таких как гетерохроматин.

Параллельно с факторами-первопроходцами архитектурные белки представляют собой другой класс белков, которые, несмотря на отсутствие внутренней транскрипционной активности, способны модулировать транскрипцию своих генов-мишеней, изменяя структуру хроматина в областях промотора и / или энхансера.

Архитектурные белки обеспечивают плотность нуклеосом для контроля транскрипции. Длина нуклеосомного повтора (NRL) - это параметр, который описывает важный аспект структуры хроматина: плотность нуклеосом. NRL определяется как среднее расстояние между двумя центрами нуклеосом. Хотя NRL различается в разных тканях, кажется, что каждый тип клеток имеет свою собственную сигнатуру NRL.
Линкер гистон H1 влияет на NRL, изменяя плотность нуклеосом и / или расстояние между нуклеосомами, таким образом мотивы для TF маскируются или выставляются, позволяя другим TF получить доступ к открытым регуляторным элементам для активации генов, связанных с раком.

Сами раковые клетки часто лишены сигналов терминальной дифференцировки, указывая тем самым, что специфичные для клонов клеточные программы подавляются. Плохо дифференцированные раковые клетки демонстрируют повышенную экспрессию факторов, связанных с плюрипотентностью. Наиболее хорошо изученными факторами плюрипотентности являются POU5F1 (гомеобокс 1 POU класса 5, также известный как OCT4), SOX2, KLF4 (фактор Крюппеля 4) и MYC; все четыре вместе, известные как OSKM, способны репрограммировать дифференцированные клетки в индуцированные плюрипотентные стволовые клетки (ИПСК). При этом POU5F1, SOX2 и KLF4, но не MyC (OSK), имеют доступ к закрытым сайтам хроматина и могут действовать как пионерные факторы.

OSK-активность опосредуется узнаванием их мотивов-мишеней, которые представлены на поверхности нуклеосомы. Факторы OSK индуцируют H3K4me1 / 2 на целевых энхансерах и H3K4me2 / 3 в сайтах начала транскрипции (TSS). Однако репрограммирование энхансеров iPSC (induzierte pluripotente Stammzelle) требует связывания более чем одного из факторов OSKM, указывая тем самым, что они нуждаются в кооперативном действии, чтобы индуцировать стабильное открытие хроматина.

Пионерские факторы и архитектурные белки опосредуют открытую структуру хроматина в регуляторных элементах генов, которые важны во время эмбриогенеза. Если злокачественная трансформация также требует повторной экспрессии этих основных эмбриональных регуляторов, что отличает раковые клетки от эмбриональных клеток, что приводит к признакам рака?

Локальные гистоны подвергаются метилированию по различным остаткам лизина, что влияет на доступность нуклеосом для факторов транскрипции. Существуют три формы метилирования лизина: моно-, ди- и триметилирование. Метилированные формы гистона 3, лизина 4 (H3K4me1, me2, me3) коррелируют с активацией транскрипции. В частности, H3K4me3 тесно связан с активными промоторами генов, а H3K4me1 - с энхансерами генов, тогда как H3K4me2 присутствует как на промоторах, так и на энхансерах.

Различия между эмбриональными клетками и раковыми клетками могут заключаться в самой структуре хроматина: ESCs несут двухвалентные домены хроматина, которые содержат регуляторные элементы с активирующими (напр., H3K4me3) и репрессивными (напр., H3K27me3) модификациями гистонов. Раковые клетки обнаруживают трехкратное уменьшение бивалентных доменов гистонов с увеличением метилирования ДНК. Это метилирование, по-видимому, является сайт-специфичным. Примечательно, что гиперметилирование промоторных областей может стимулировать использование альтернативных промоторов, которые могут усиливать транскрипцию изоформ, связанных с раком.

Диметилирование активированного хроматина представляет собой мощный механизм репрессии генов. Фермент деметилирования гистонов, лизин-специфическая деметилаза 1 (LSD1), был идентифицирован как член транскрипционно-репрессивного комплекса, который блокирует например экспрессию нейрон-специфичных генов. Во время репрессии гена LSD1 рекрутируется репрессивным элементом 1 замалчивания транзакции (REST) ​​/ репрессивным комплексом coREST в целевой участок ДНК. Когда аминогруппа боковой цепи лизина становится моно- или диметилированной, LSD1 отменяет метилирование лизина посредством реакции окисления амина.

H3K4me3, с другой стороны, метаболизируется группой гистоновых деметилаз, которые содержат домен JmjC, который использует Fe (II) -содержащий белковый кофактор для удаления одной группы метилирования из H3K4me3. Образующийся H3K4me2 может быть далее диметилирован LSD1.

Было показано, что AR репрессирует определенные гены-мишени, в том числе сам себя, путем задействования LSD1-опосредованного диметилирования гистонов. Связанный с лигандом AR конгруирует с LSD1 на ARE-содержащем энхансерном элементе AR зависимого гена. Этот энхансер доставляет корепрессивный комплекс к промотору гена посредством образования петель ДНК. Таким образом активированная лигандом AR рекрутирует REST / coREST / LSD1-зависимый репрессивный комплекс на регулируемые AR энхансеры во время репрессии целевых генов.

Комплекс репрессии Polycomb 2 (PRC2), состоящий из основных субъединиц супрессора zeste 12 (SUZ12), развития эмбриональной эктодермы (EED) и EZH2, играет важную роль в поддержании идентичности эмбриональных стволовых клеток посредством эпигенетического молчания большой когорты онтогенетических регуляторов. EZH2 способствует репрессии транскрипции AR посредством катализа H3K27me3 и является маркером репрессии генов.

EZH2 также играет независимую от поликомб и метилирования роль в активации генов, одной из его мишеней является AR. EZH2 является одним из наиболее активированных генов при агрессивном РПЖ, и его экспрессия обратно коррелирует с клиническими исходами РПЖ.

Рецептор андрогенов (AR) является членом суперсемейства гормональных ядерных рецепторов. Несвязанный AR закреплен в цитоплазме с помощью белков теплового шока. После воздействия своего родственного лиганда андрогена AR, активируется, отделяется от белков теплового шока и перемещается в ядро, где связывается с хроматином в элементах андрогенного ответа (ARE), чтобы инициировать его транскрипционную программу. Эта гормонально-стимулированная передача сигналов AR важна для правильной дифференциации тканей и гомеостаза во время развития и функции простаты. Однако передача сигналов AR перехватывается в опухолях простаты, становясь конститутивной и превращаясь в двигатель постоянного прогрессирования рака.

AR наиболее известен как активатор транскрипции, а простатоспецифический антиген (PSA) (KLK3) является прототипом AR-индуцированного гена. AR задействует несколько коактиваторов и модификаторов хроматина, которые собраны в протранскрипционные комплексы. Эти комплексы способствуют привлечению РНК-полимеразы II к сайту начала транскрипции (TSS) генов-мишеней AR, которые определяются прямым связыванием AR с ARE на их регуляторных элементах.

Для рака простаты AR функционально напоминает MITF при меланоме - чем его больше, тем выраженее пролиферация, а инвазия тормозится. Здесь также можно использовать модель реостата, и есть кому в нем участвовать. Об этом поговорим попозже.