Interested Article - UBTF

martine
  • 2020-02-12
  • 1

Локус : Локус

UBTF ( англ. upstream binding transcription factor, RNA polymerase I , другие названия UBF; UBF1; UBF2; UBF-1; NOR-90) — ядрышковый транскрипционный фактор , регулирующий транскрипцию генов рРНК и ряд других процессов. У человека кодируется геном UBTF , расположенным на 17-й хромосоме . UBTF представлен единственной полипептидной цепью, причём за связывание с ДНК отвечает особый домен HGM-бокс. Белок локализуется в ядрышке , точнее, в фибриллярных центрах и плотном фибриллярном компоненте. Нарушения работы UBTF приводят к различным заболеваниям, в том числе раковым .

Классификация

По данным базы , белок UBTF относится к группе «4.7. Класс HMG», «4.7.4 семейство UBF» . Другие авторы выделяют надсемейство HMGB-белков, в котором белок UBTF принадлежит семейству HMG/UBF .

Ген и изоформы

Ген UBTF у человека находится на 17-й хромосоме в локусе 17q21.31 и содержит 25 экзонов . У млекопитающих известны 2 изоформы белка UBTF, которые образуются из-за альтернативного сплайсинга первичных транскриптов гена UBTF : UBTF1 и UBTF2 . Псевдогены этого гена располагаются на коротких плечах хромосом 3 , 11 и Х , а также длинном плече хромосомы 11 .

Структура

Белок UBTF представлен единственной цепью из 764 аминокислотных остатков . Во вторичной структуре имеются альфа-спирали , и . Связывание с ДНК обеспечивается шестью мотивами . Белок также характеризуется наличием N-концевого домена димеризации и С-концевого кислого хвоста. У изоформы UBTF2 отсутствуют 37 аминокислот из второго HGM-бокса .

В растворе UBTF формирует димеры, димеризация осуществляется за счёт N-концевого домена длиной более 80 аминокислотных остатков. Этот домен чрезвычайно консервативен , поэтому, возможно, участвует также в регуляции транскрипции и/или связывании UBTF с функциональными ядрышковыми организаторами . Среди HGM-боксов UBTF для связывания с ДНК совершенно необходим только первый, а другие HGM-боксы усиливают это взаимодействие. HGM-боксы UBTF имеют характерную изогнутую L-образную форму и состоят из трёх альфа-спиралей, которые могут вносить конформационные изменения в ДНК. В условиях in vitro димер UBTF лягушки Xenopus может изгибать в петлю свободную от нуклеосом рДНК длиной до 180 пар оснований . Кроме того, UBTF может одновременно связываться с двумя молекулами ДНК .

C-концевой домен UBTF состоит из 57 остатков кислых аминокислот ( глутаминовой и аспарагиновой кислоты ), а также 23 остатков серина . Кислый домен играет ключевую роль в участии UBTF в активации транскрипции. Именно этот отрицательно заряженный домен обусловливает окрашивание активных ядрышковых организаторов солями серебра .

UBTF может подвергаться таким посттрансляционным модификациям , как и фосфорилирование (по остатку треонина Thr201 и 12 остаткам серина) . О функциональном значении посттрансляционных модификаций см. раздел .

Внутриклеточная локализация

UBTF — чрезвычайно многочисленный транскрипционный фактор; так, в первичных человеческих фибробластах обнаруживается до 10 6 молекул на клетку . UBTF — ядрышковый белок, обнаруживается в двух ядрышковых компонентах — плотном фибриллярном компоненте и фибриллярных центрах. Кроме того, он может обнаруживаться в нуклеоплазме . UBTF характеризуется очень высоким сродством к рДНК и в условиях in vivo может связываться с ней в отсутствие промоторов и транскрипции . На клетках HeLa было показано, что ядрышковая локализация UBTF связана с интенсивностью транскрипции генов рРНК (рДНК). В ядрышках, имеющих единственный крупный фибриллярный центр (такие ядрышки характеризуются низким уровнем транскрипции рДНК), UBTF располагается преимущественно там. Однако в ядрышках, характеризующихся интенсивной транскрипцией рДНК и имеющих множество мелких фибриллярных центров, UBTF локализуется в основном на границе фибриллярных центров и плотного фибриллярного компонента .

Функции

Долгое время считалось, что единственная функция UBTF — участие в образовании на промоторах рДНК. Согласно одной из моделей, UBTF связывает вышестоящие и коровые промоторные элементы, в результате чего образуется петля ДНК, на которой собирается похожий на нуклеосому белковый комплекс . Благодаря этому UBTF может взаимодействовать с транскрипционным фактором TIF-1B (SL1). Образующийся комплекс привлекает РНК-полимеразу I. Впрочем, сейчас настоящий механизм образования преинициаторного комплекса и роль UBTF в инициации транскрипции рДНК менее ясны: показано, что в условиях in vitro UBTF не является совершенно необходимым для инициации транскрипции .

В ходе экспериментов по интеграции длинного ряда сайтов связывания UBTF из рДНК лягушки Xenopus laevis в геном клеток человека было показано, что UBTF необходим для формирования ядрышка. В этих рядах наблюдалось образование похожих на ядрышки структур, следовательно, UBTF выступал как площадка для сборки ядрышек даже в отсутствие транскрипции, опосредованной РНК-полимеразой I . UBTF совместно с машинерией РНК-полимеразы I, нуклеолином , нуклеофозмином и фибрилларином относится к числу первых факторов, с которых начинается сборка ядрышка и привлечение прочих белковых компонентов ядрышек . UBTF задействован в регуляции биогенеза рибосом .

Имеется ряд свидетельств участия UBTF в перестройках хроматина ( ремоделирование хроматина ). Показано, что UBTF необходим для поддержания структуры эухроматина в области активных ядрышковых организаторов ( англ. nucleolar organizer region, NOR ). Возможно, что это связано с конкурентным вытеснением UBTF линкерного , который участвует в гетерохроматинизации . UBTF совершенно необходим для формирования активных ядрышковых организаторов, в условиях нокаута у мышей соответствующего гена образование NOR нарушено . Таким образом, UBTF препятствует образованию гетерохроматина в области рДНК и способствует поддержанию активной конформации хроматина .

Показано, что у мышей метилирование динуклеотида CpG в позиции −133 относительно коровой части промотора рДНК ядрышковым комплексом ремоделирования NoRC обеспечивает транскрипционный сайленсинг генов рРНК и уменьшает связывание UBTF с промоторами рДНК. В конечных стадиях дифференцировки промиелоцитов мыши сайленсинг рДНК увеличивается, при этом связывание UBTF с повторами рДНК также уменьшается. Поскольку экспрессия UBTF постепенно сокращается на конечных стадиях дифференцировки многих клеточных линий, возможно, что регуляция UBTF служит ключевым механизмом сайленсинга рДНК в ходе развития . Действительно, при помощи делеции гена UBTF было показано, что белок UBTF необходим для развития зародыша до стадии морулы . Интересно, что утрата UBTF индуцировала образование в ооцитах и ранних эмбрионах крупных внутриядерных структур, похожих на тельца-предшественники ядрышек (NPB) . Показано, что в отсутствие UBTF у мышей происходит разборка ядрышек в соматических клетках и накопление ключевых факторов транскрипции генов рРНК в плотных внутриядерных тельцах, похожих на NPB. В эмбрионах же сами NPB и окружающий их гетерохроматин разрушены .

В 2015 году было показано, что UBTF участвует в поддержании стабильности генома, регулируя гены, активно транскрибируемые РНК-полимеразой II .

Регуляция

Активность UBTF может регулироваться посредством посттрансляционных модификаций. Например, фосфорилирование UBTF усиливает транскрипцию генов рДНК . Так, белок mTOR (ключевой регулятор клеточного роста) регулирует транскрипцию генов рРНК через белок S6K 1 и фосфорилирование С-концевого домена UBTF . Фосфоинозитид-3-киназа фосфорилирует UBTF в ходе сигнального пути . UBTF также может быть фосфорилирован киназами / . Так, активация пути MAPK/ERK эпидермальным фактором роста (EGF) вызывает опосредованное ERK1/2 фосфорилирование UBTF по первым двум HGM-боксам, что приводит к положительной регуляции транскрипции рДНК за счёт усиления элонгации транскрипции РНК-полимеразой I. Фосфорилирование HGM-боксов 1 и 2 посредством ERK повышает их сродство к линейной ДНК, что облегчает элонгацию транскрипцию, проводимую РНК-полимеразой I . UBTF может активироваться в результате фосфорилирования комплексами циклинов и циклинзависимых киназ , специфичных для фазы G1 клеточного цикла . Человеческий опухолевый супрессор подавляет фосфорилирование UBTF и, следовательно, транскрипцию рДНК .

Показано, что состояние ацетилированности UBTF изменяется в ходе клеточного цикла и ацетилирование UBTF влияет на его взаимодействие с РНК-полимеразой I . Белковый комплекс и гистондеацетилазы 1 (HDAC1) регулирует экспрессию рРНК, деацетилируя UBTF . Белок hALP может активировать транскрипцию, опосредуемую РНК-полимеразой I, связываясь с UBTF и ацетилируя его .

Взаимодействие UBTF с ДНК может непосредственно регулироваться связыванием с .

Взаимодействие с другими белками

В таблице ниже перечислены ключевые белки, с которыми взаимодействует UBTF :

Белок Функция Экспериментальное подтверждение
PAF53 Субъединица РНК-полимеразы I Взаимодействие in vitro и ко иммунопреципитация
PAF49 Субъединица РНК-полимеразы I Взаимодействие in vitro
TAF I 48 Субъединица SL1 Взаимодействие in vitro
Субъединица SL1 Взаимодействие in vitro
Взаимодействует с боксом C/D малых ядрышковых РНК Дрожжевая двугибридная система и коиммунопреципитация
SIRT7 Потенциальная и деацетилаза Взаимодействие in vitro
CTCF Организация хроматина Взаимодействие in vitro и

Консервативность

Долгое время считалось, что UBTF имеется только у позвоночных . Это представление подкреплялось отсутствием похожих на UBTF белков у таких модельных организмов , как муха Drosophila , круглый червь Caenorhabditis elegans , дрожжи Saccharomyces cerevisiae и цветковое растение Arabidopsis . Однако с увеличением данных о последовательностях ДНК разнообразных организмов UBTF был найден у животных , не относящихся к позвоночным. Например, UBTF был найден у хордового животного — асцидии Ciona intestinalis . Аминокислотные последовательности N-концевого домена димеризации и первого HGM-бокса у Ciona и человека совпадают на 40 и 54 % соответственно. Более того, у Ciona , как и у человека, UBTF содержит несколько (по крайней мере пять) HGM-боксов .

Оказалось, далее, что UBTF имеется у разнообразных членистоногих (например, у клеща Ixodes scapularis , жука Tribolium castaneum , тли Acyrthosiphon pisum ). Даже в геноме примитивного животного Trichoplax adhaerens найдена открытая рамка считывания , очень похожая на UBTF. Сравнение UBTF Trichoplax и Ciona выявило 27 % сходства в последовательностях доменов димеризации. Гомолог UBTF Trichoplax также имеет несколько HGM-боксов, причём бокс, соседний с доменом димеризации, имеет 30 % сходства с аналогичным доменом Ciona , однако UBTF Trichoplax не имеет кислого N-концевого домена. По-видимому, у модельных беспозвоночных животных имело место сильная утрата генов, в том числе кодирующих UBTF. У грибов и растений, похоже, UBTF нет. У дрожжей Saccharomyces cerevisiae обнаружен HGM-содержащий белок HMO1, который может играть роли, аналогичные функциям UBTF Metazoa .

Клиническое значение

Вирус простого герпеса первого типа вызывает перемещение UBTF из ядрышка клетки-хозяина в компартменты репликации вируса. Однако было показано, что UBTF не способствует репликации вируса, а, напротив, подавляет её .

Продемонстрировано, что онкопротеин E7 человеческого папилломавируса стимулирует транскрипцию генов рДНК, увеличивая количество фосфорилированной формы UBTF .

Повышенный уровень экспрессии UBTF, соответствующий положительной регуляции транскрипции рДНК, связан с гипертрофией сердца . Напротив, при дифференцировке уровень транскрипции рДНК снижен, что соответствует значительному уменьшению экспрессии UBTF .

Установлено, что нарушения ацетилирования UBTF по остатку лизина 352 связаны с нарушениями транскрипции рДНК при болезни Хантингтона .

Показано, что у пациентов с гепатоцеллюлярной карциномой наблюдаются повышение уровня экспрессии UBTF, приводящее к онкогенному эффекту. Оказалось, что белок HBx вируса гепатита B активирует злокачественное перерождение клеток через c- Myc -зависимое усиление экспрессии UBTF .

Показана связь между утратой волос у человека и уровнем экспрессии UBTF .

Примечания

  1. ↑ - Ensembl , May 2017
  2. ↑ - Ensembl , May 2017
  3. Национальный центр биотехнологической информации, Национальная медицинская библиотека США .
  4. Национальный центр биотехнологической информации, Национальная медицинская библиотека США .
  5. ↑ . Дата обращения: 3 октября 2017. 18 февраля 2019 года.
  6. . Дата обращения: 24 января 2017. 1 августа 2017 года.
  7. Soullier S. , Jay P. , Poulat F. , Vanacker J. M. , Berta P. , Laudet V. (англ.) // Journal of molecular evolution. — 1999. — Vol. 48, no. 5 . — P. 517—527. — . [ ]
  8. Ait Benkhali J. , Coppin E. , Brun S. , Peraza-Reyes L. , Martin T. , Dixelius C. , Lazar N. , van Tilbeurgh H. , Debuchy R. (англ.) // PLoS genetics. — 2013. — Vol. 9, no. 7 . — P. e1003642. — doi : . — . [ ]
  9. ↑ , p. 88.
  10. ↑ . Дата обращения: 30 апреля 2016. 14 сентября 2017 года.
  11. , p. 89.
  12. , p. 90.
  13. He J. , Wu X. , Tao W. (англ.) // Folia biologica. — 2008. — Vol. 54, no. 6 . — P. 202—206. — . [ ]
  14. ↑ Sanij E. , Hannan R. D. (англ.) // Epigenetics. — 2009. — Vol. 4, no. 6 . — P. 374—382. — . [ ]
  15. , p. 125.
  16. , p. 213.
  17. ↑ , p. 94.
  18. , p. 83.
  19. Hamdane N. , Stefanovsky V. Y. , Tremblay M. G. , Németh A. , Paquet E. , Lessard F. , Sanij E. , Hannan R. , Moss T. (англ.) // PLoS genetics. — 2014. — Vol. 10, no. 8 . — P. e1004505. — doi : . — . [ ]
  20. Hamdane N. , Tremblay M. G. , Dillinger S. , Stefanovsky V. Y. , Németh A. , Moss T. // Gene. — 2016. — doi : . — . [ ]
  21. Sanij E. , Diesch J. , Lesmana A. , Poortinga G. , Hein N. , Lidgerwood G. , Cameron D. P. , Ellul J. , Goodall G. J. , Wong L. H. , Dhillon A. S. , Hamdane N. , Rothblum L. I. , Pearson R. B. , Haviv I. , Moss T. , Hannan R. D. (англ.) // Genome research. — 2015. — Vol. 25, no. 2 . — P. 201—212. — doi : . — . [ ]
  22. Lin C. H. , Platt M. D. , Ficarro S. B. , Hoofnagle M. H. , Shabanowitz J. , Comai L. , Hunt D. F. , Owens G. K. (англ.) // American journal of physiology. Cell physiology. — 2007. — Vol. 292, no. 5 . — P. 1617—1624. — doi : . — . [ ]
  23. Hannan K. M. , Brandenburger Y. , Jenkins A. , Sharkey K. , Cavanaugh A. , Rothblum L. , Moss T. , Poortinga G. , McArthur G. A. , Pearson R. B. , Hannan R. D. (англ.) // Molecular and cellular biology. — 2003. — Vol. 23, no. 23 . — P. 8862—8877. — . [ ]
  24. Voit R. , Hoffmann M. , Grummt I. (англ.) // The EMBO journal. — 1999. — Vol. 18, no. 7 . — P. 1891—1899. — doi : . — . [ ]
  25. Ayrault O. , Andrique L. , Fauvin D. , Eymin B. , Gazzeri S. , Séité P. (англ.) // Oncogene. — 2006. — Vol. 25, no. 58 . — P. 7577—7586. — doi : . — . [ ]
  26. Meraner J. , Lechner M. , Loidl A. , Goralik-Schramel M. , Voit R. , Grummt I. , Loidl P. (англ.) // Nucleic acids research. — 2006. — Vol. 34, no. 6 . — P. 1798—1806. — doi : . — . [ ]
  27. Ali S. A. , Dobson J. R. , Lian J. B. , Stein J. L. , van Wijnen A. J. , Zaidi S. K. , Stein G. S. (англ.) // Journal of cell science. — 2012. — Vol. 125, no. Pt 11 . — P. 2732—2739. — doi : . — . [ ]
  28. Kong R. , Zhang L. , Hu L. , Peng Q. , Han W. , Du X. , Ke Y. (англ.) // The Journal of biological chemistry. — 2011. — Vol. 286, no. 9 . — P. 7139—7148. — doi : . — . [ ]
  29. Yildirim S. , Castano E. , Sobol M. , Philimonenko V. V. , Dzijak R. , Venit T. , Hozák P. (англ.) // Journal of cell science. — 2013. — Vol. 126, no. Pt 12 . — P. 2730—2739. — doi : . — . [ ]
  30. , p. 92.
  31. , p. 95—96.
  32. , p. 96—97.
  33. Ouellet Lavall G. , Pearson A. (англ.) // Virology. — 2015. — Vol. 483. — P. 108—116. — doi : . — . [ ]
  34. Dichamp I. , Séité P. , Agius G. , Barbarin A. , Beby-Defaux A. (англ.) // Public Library of Science ONE. — 2014. — Vol. 9, no. 5 . — P. e96136. — doi : . — . [ ]
  35. Brandenburger Y. , Arthur J. F. , Woodcock E. A. , Du X. J. , Gao X. M. , Autelitano D. J. , Rothblum L. I. , Hannan R. D. (англ.) // FEBS letters. — 2003. — Vol. 548, no. 1-3 . — P. 79—84. — . [ ]
  36. , p. 95.
  37. Lee J. , Hwang Y. J. , Boo J. H. , Han D. , Kwon O. K. , Todorova K. , Kowall N. W. , Kim Y. , Ryu H. (англ.) // Cell death and differentiation. — 2011. — Vol. 18, no. 11 . — P. 1726—1735. — doi : . — . [ ]
  38. Rajput P. , Shukla S. K. , Kumar V. (англ.) // Virology journal. — 2015. — Vol. 12. — P. 62. — doi : . — . [ ]
  39. Tasdemir S. , Eroz R. , Dogan H. , Erdem H. B. , Sahin I. , Kara M. , Engin R. I. , Turkez H. (англ.) // Genetic testing and molecular biomarkers. — 2016. — Vol. 20, no. 4 . — P. 197—202. — doi : . — . [ ]

Литература

Источник —

martine
  • 2020-02-12
  • 1

Same as UBTF

The title for the last searches