Receptor androgenowy (AR) jest plejotropowym czynnikiem transkrypcyjnym, który reguluje ekspresję dużej liczby genów zaangażowanych w wiele różnych procesów komórkowych. procesów komórkowych. Szlaki aktywacji AR zostały szeroko zbadane. Jednakże, mechanizm molekularny i biologiczne znaczenie sygnałów hamujących AR pozostają słabo poznane. Mukhopadhyay i wsp. zidentyfikowali teraz białko macierzy jądrowej białko macierzy jądrowej czynnik mocowania rusztowania B1 (SAFB1) jako nowy korepresor AR. Autorzy odkryli, że SAFB1 fizycznie wiąże się z białkiem AR i hamuje aktywność transkrypcyjną AR i ekspresję genów wrażliwych na androgeny. SAFB1 nie miał wpływ na zajętość chromatyny AR, ale wyciszenie SAFB1 zniosło rekrutację MST1, znanego represora AR, w docelowych loci AR. Wykazali również, że SAFB1 oddziałuje z EZH2, SUZ12 i EED, trzema podstawowymi składnikami kompleksu represyjnego Polycomb kompleksu represyjnego Polycomb 2 (PRC2), który katalizuje histonową modyfikację represji genów modyfikację trimetylacji lizyny 27 H3 (H3K27me3). Autorzy wykazali ponadto że wymuszona ekspresja SAFB1 zwiększa H3K27me3 w docelowych loci AR, a ten efekt wymaga EZH2. Wreszcie, autorzy wykazali, że ekspresja SAFB1 jest obniżona w próbkach ludzkiego raka prostaty (PCa), a knockdown SAFB1 skutkuje agresywnym fenotypem PCa. Odkrycia te identyfikują SAFB1 jako ważny węzeł integracji wielu sygnałów hamujących AR, który stanowi realną ścieżkę interwencji terapeutycznej w PCa. --- TŁO: Geny grupy Polycomb (PcG) kodują chromatynowe kompleksy wielobiałkowe które są odpowiedzialne za utrzymanie wyciszania genów programów transkrypcyjnych podczas różnicowania i w dorosłych tkankach. Pomimo dużej ilości informacji na temat funkcji PcG podczas rozwoju i homeostazy tożsamości komórkowej, niewiele wiadomo na temat dynamiki kompleksów PcG i ich roli podczas końcowego różnicowania. końcowego różnicowania. WYNIKI: Pokazujemy, że dwa odrębne kompleksy represyjne polikombin (PRC)2 przyczyniają się do różnicowania komórek mięśni szkieletowych: kompleks PRC2-Ezh2, który jest związany z promotorem miogeniny (MyoG) i mięśniową kinazą kreatynową (mCK) w proliferujących mioblastach oraz kompleks PRC2-Ezh1, który zastępuje kompleks PRC2-Ezh2 na promotorze MyoG w miotubach postmitotycznych. Co ciekawe, przeciwstawna dynamika dynamika PRC2-Ezh2 i PRC2-Ezh1 w tych regionach regulatorowych mięśni jest różnie regulowana na poziomie chromatyny przez zależny od Msk1 mechanizm przełączania metyl/fosfo mechanizm przełączania obejmujący fosforylację seryny 28 histonu H3 (H3S28ph). Podczas gdy Msk1/H3S28ph jest krytyczny dla przemieszczenia kompleksu PRC2-Ezh2 kompleksu, ścieżka ta nie wpływa na wiązanie PRC2-Ezh1 na chromatynie. chromatynie. Co ważne, pozbawienie Ezh1 upośledza różnicowanie mięśni i rekrutację chromatyny rekrutację chromatyny MyoD do promotora MyoG w różnicujących się miotubach. Proponujemy, aby PRC2-Ezh1 był niezbędny do kontrolowania właściwego czasu aktywacji transkrypcyjnej MyoG aktywacji transkrypcyjnej, a zatem, w przeciwieństwie do PRC2-Ezh2, jest wymagana do różnicowania miogenicznego. WNIOSKI: Nasze dane ujawniają kolejną ważną warstwę kontroli epigenetycznej orkiestrującą końcowe różnicowanie komórek mięśni szkieletowych i wprowadzają nową funkcję kompleksu PRC2-Ezh1 w ustawianiu promotora. --- Kontrola epigenetyczna ma kluczowe znaczenie dla różnicowania różnych komórek w tym oligodendrocytów, mielinizujących komórek glejowych ośrodkowego układu nerwowego. ośrodkowego układu nerwowego. Jednak badania nad wpływem czynników epigenetycznych na dojrzewanie obwodowego układu nerwowego dopiero się pojawiają. dojrzewaniu obwodowego układu nerwowego dopiero się pojawiają. Tutaj po raz pierwszy pokazujemy po raz pierwszy wpływ metylotransferazy histonów, kodowanej przez enhancer zeste homolog 2 (2). enhancer of zeste homolog 2 (EZH2), na różnicowanie komórek Schwanna. W W nerwach kulszowych ekspresja EZH2 została stwierdzona w komórkach Schwanna i osiągnęła szczyt w okresie okołoporodowym. okołoporodowo. Tłumienie ekspresji EZH2 w hodowanych pierwotnych szczurzych komórkach Schwann szczurów zmniejszyła długość wyrostków komórkowych. Tym zmianom morfologicznym towarzyszyły towarzyszyły rozległe zmiany we wzorze ekspresji genów, w tym w dół genów mieliny i indukcja p57kip2, który niedawno zidentyfikowaliśmy jako zidentyfikowaliśmy jako wewnętrzny regulator hamujący dojrzewanie komórek Schwanna. Ponadto Ponadto pokazujemy, że supresja EZH2 w kokulturach zwojów korzenia grzbietowego zakłóca mielinizację in vitro. Analiza immunoprecypitacji chromatyny ujawniła wiązanie EZH2 w promotorze p57kip2 i redukcję trimetylacji histonu H3K27 po supresji genu. Zależny od supresji EZH2 wpływ na morfologię i geny mieliny można odwrócić przez jednoczesną supresję p57kip2, co wskazuje, że p57kip2 jest efektorem EZH2. Ponadto, opisujemy Hes5 jako represor transkrypcji genów mieliny w komórkach Schwanna, który był indukowany po supresji EZH2 i regulowany w dół w supresji p57kip2 Schwanna. W związku z tym zidentyfikowaliśmy molekularny związek między metylacją histonów metylacją histonów a kontrolą różnicowania komórek Schwanna i wykazaliśmy, że ten mechanizm epigenetyczny jest kluczowy dla przebiegu różnicowania glejowego. --- Wyciszanie genów jest wymagane do stabilnego utrzymania różnych wzorców ekspresji genów ekspresji genów podczas rozwoju eukariotycznego i zostało skorelowane z indukcją domen chromatynowych, które ograniczają aktywność genów. Opisujemy izolację ludzkich (EZH2) i mysich (Ezh1) homologów Drosophila (Pc-G) Enhancer of zeste [E(z)], kluczowego regulatora ekspresji genów homeotycznych. ekspresji genów homeotycznych, zaangażowany w tworzenie kompleksów białek represyjnych w chromatynie. kompleksów białek represyjnych w chromatynie. Homologi E(z) u ssaków są kodowane przez dwa różne loci u myszy i człowieka. loci u myszy i człowieka, a dwa mysie geny Ezh wykazują komplementarne profile ekspresji podczas rozwoju myszy. profile ekspresji podczas rozwoju myszy. Rodzina genów E(z) ujawnia w pośredniczeniu w represji genów w eukariotycznej chromatynie: dodatkowe kopie genów chromatynie: dodatkowe kopie genów ludzkiego EZH2 lub Drosophila E(z) w transgenicznych u transgenicznych muszek wzmacniają efekt pozycjonowania variegation genu związanego z heterochromatyną białego genu, a ekspresja ludzkiego EZH2 lub mysiego Ezh1 przywraca gen represję w mutantach Saccharomyces cerevisiae, które są upośledzone w telomerycznym wyciszanie. Łącznie dane te zapewniają funkcjonalny związek między zależną od Pc-G represją genów a nieaktywnymi domenami chromatyny i wskazują, że mechanizm(y) wyciszania mogą być szeroko konserwowane u eukariontów. --- W raku żołądka zasugerowano nowy epigenetyczny mechanizm utraty supresora nowotworu. gdzie metylotransferaza histonów enhancer of zeste homolog 2 (EZH2) jest odpowiedzialna za utratę ekspresji RUNX3. Jest to zgodne z EZH2 w wielu typach nowotworów wiąże się ze złym rokowaniem. My zbadaliśmy, czy EZH2 wpływa na ekspresję RUNX3 w raku jelita grubego raka jelita grubego (CRC) i czy jest to niezależne od metylacji. Określiliśmy poziomy białka i informacyjnego RNA (mRNA) EZH2 i RUNX3 oraz oceniliśmy metylację RUNX3 metylację za pomocą reakcji łańcuchowej polimerazy specyficznej dla metylacji przy użyciu 72 ludzkich CRC i 8 linii komórkowych CRC. Oceniliśmy wpływ skutecznego knockdownu EZH2 na poziomy RUNX3, żywotność komórek i trimetylację H3K27. trimetylację H3K27 promotora RUNX3 przy użyciu immunoprecypitacji chromatyny. Pomimo wyższego poziomu EZH2 i niższego poziomu RUNX3 w próbkach CRC ogólnie nie stwierdzono odwrotnej korelacji między EZH2 i RUNX3 w sparowanych próbkach. argumentując przeciwko głównej roli metylacji histonów w wyciszaniu RUNX3 w CRC. I odwrotnie, obniżenie poziomu mRNA RUNX3 w tych samych nowotworach było związane z metylacją DNA z metylacją DNA RUNX3 (P < 0,05). W liniach komórkowych, knockdown EZH2 usunął represyjne znaczniki chromatyny z RUNX3, ale nie spowodowało ponownej ekspresji RUNX3 ponownej ekspresji. Zapobiegło to jednak ponownemu wyciszeniu RUNX3 po usunięciu czynników demetylujących. środków demetylujących. Podsumowując, metylacja DNA jest przede wszystkim odpowiedzialna za transkrypcyjne wyciszenie RUNX3 w CRC, ale metylacja EZH2 i histonów są niezbędne do ponownego wyciszenia zależnego od metylacji po usunięciu czynników demetylujących. Wyniki te wskazują, że inhibitory EZH2 i metylacji histonów wzmocniłyby działanie środków demetylujących w terapii nowotworów. --- TŁO: Lokus supresorowy nowotworu INK4b-ARF-INK4a kontroluje równowagę między odnową komórek progenitorowych a rakiem. W tym badaniu zbadaliśmy, w jaki sposób struktura chromatyny wyższego rzędu moduluje zróżnicowaną ekspresję ludzkiego locus supresorowego nowotworu INK4b-ARF-INK4a podczas różnicowania komórek progenitorowych, starzenia komórkowego i starzenia się komórek nowotworowych. WYNIKI: Stwierdziliśmy, że INK4b i INK4a, ale nie ARF, są regulowane w górę po różnicowania hematopoetycznych komórek progenitorowych, w starzejących się fibroblastach oraz w starzejących się złośliwych komórkach guza rabdoidalnego. Aby zbadać mechanizm molekularny mechanizm molekularny przeanalizowaliśmy wiązanie kompleksów represyjnych grupy polycomb (PcG) (PRC) i organizację przestrzenną locus INK4b-ARF-INK4a. W zgodnie z różnicową derepresją, wiązanie białek PcG w locus jest nieciągłe. Jak opisaliśmy wcześniej, represory PcG wiążą promotor INK4a ale nie ARF. Tutaj zidentyfikowaliśmy drugi szczyt wiązania PcG, który jest zlokalizowany około 3 kb przed promotorem INK4b. Podczas różnicowania komórek progenitorowych komórek progenitorowych i starzenia się, tłumik PcG EZH2 ulega osłabieniu, powodując utratę wiązania PRC i aktywację transkrypcyjną INK4b i INK4a. Wzór ekspresji locus jest odzwierciedlona przez jego organizację w przestrzeni. W stanie represji regiony wiążące PRC znajdują się w bliskiej odległości, podczas gdy interweniująca chromatyna chromatyna zawierająca pętle ARF. Regulacja w dół EZH2 powoduje uwolnienie około 35 kb represyjnej pętli chromatyny i indukcję zarówno INK4a i INK4b, podczas gdy ekspresja ARF pozostaje niezmieniona. WNIOSEK: Tłumiki PcG wiążą się i koordynują regulację INK4b i INK4a, ale ale nie ARF, podczas różnych procesów fizjologicznych. Regulowane rozwojowo Poziomy EZH2 są jednym z czynników, które mogą determinować chromatynę wyższego rzędu strukturę chromatyny i wzór ekspresji locus INK4b-ARF-INK4a, łącząc ludzkie różnicowanie komórek progenitorowych z kontrolą proliferacji. Nasze wyniki ujawniły mechanizm zapętlania chromatyny kontroli dalekiego zasięgu i przemawiają przeciwko modelom obejmujących jednorodne rozprzestrzenianie się tłumików PcG w locus INK4b-ARF-INK4a locus. --- Metylotransferaza histonów enhancer of zeste homolog 2 (Ezh2) pośredniczy w trimetylacji lizyny 27 w histonie 3. trimetylację lizyny 27 w histonie 3, który działa jako represyjny znak epigenetyczny. znak. Ezh2 jest niezbędny do utrzymania pluripotencji komórek macierzystych, ale informacje na temat jego roli w zróżnicowanych komórkach są skąpe. Tablice ekspresji mRNA całego genomu zidentyfikowano 964 geny, które były regulowane >2-krotnie przez 72 godziny po wyciszeniu Ezh2 za pomocą małego interferującego RNA w ludzkich komórkach śródbłonka żyły pępowinowej. komórek śródbłonka. Wśród nich geny związane z terminami ontologii genów komunikacja komórkowa i adhezja komórek były znacząco nadreprezentowane, sugerując funkcjonalną rolę Ezh2 w regulacji angiogenezy. Rzeczywiście, testy adhezji, migracji i tworzenia rurek ujawniły znacząco zmienione właściwości angiogenne ludzkich komórek śródbłonka żyły pępowinowej po wyciszeniu Ezh2. Ezh2. Aby zidentyfikować bezpośrednie geny docelowe Ezh2, przeprowadziliśmy eksperymenty immunoprecypitacji chromatyny eksperymenty immunoprecypitacji, a następnie tablice promotorów całego genomu (immunoprecypitacja chromatyny na chipie) i zidentyfikowaliśmy 5585 genów związanych z z trimetylacją lizyny 27 w histonie 3. Analiza porównawcza z naszymi mRNA zidentyfikowaliśmy 276 genów, które spełniały nasze kryteria dla domniemanych genów docelowych Ezh2. geny docelowe Ezh2, regulacja >2-krotna po wyciszeniu Ezh2 i powiązanie z trimetylacją lizyny 27 w histonie 3. W szczególności zaobserwowaliśmy uderzającą nadreprezentację genów zaangażowanych w wirus guza sutka myszy typu wingless (WNT). Epigenetyczna regulacja kilku z tych genów przez Ezh2 została specjalnie potwierdzona przez reakcję łańcuchową polimerazy analizę wzbogacenia DNA po immunoprecypitacji chromatyny przy użyciu przeciwciała specyficznego dla trimetylacji lizyny 27 w histonie 3. Łącząc tablice ekspresji mRNA i analizę immunoprecypitacji chromatyny na chipie, zidentyfikowaliśmy 276 genów docelowych Ezh2 w komórkach śródbłonka. Zależna od Ezh2 represja genów zaangażowanych w adhezję komórek i komunikację przyczynia się do regulacji angiogenezy. angiogenezy. --- Utrata Dicer, enzymu krytycznego dla biogenezy mikroRNA, skutkuje śmiertelnością z powodu bloku w różnicowaniu mysich embrionalnych komórek macierzystych (mES). Używając ChIP-Seq znaleźliśmy zwiększone H3K9me2 na ponad 900 wyspach CpG w epigenomie Dicer(-/-)ES epigenome. Analiza ontologii genów wykazała, że promotory regulatorów chromatyny regulatorów chromatyny są jednymi z najbardziej dotkniętych zwiększonym poziomem H3K9me2 na wyspach CpG w ES (Dicer(-/-)). W związku z tym rozszerzyliśmy badanie, aby uwzględnić znaczniki H3K4me3 i H3K27me3 dla wybranych genów. Stwierdziliśmy, że zmutowany epigenom ES (Dicer(-/-)) charakteryzował się charakteryzował się przesunięciem w ogólnej równowadze między transkrypcyjnie transkrypcyjnie (H3K4me3) i niekorzystnymi (H3K27me3) w kluczowych genach regulujących różnicowanie komórek ES regulujących różnicowanie komórek ES. Geny pluripotencji Oct4, Sox2 i Nanog nie miały wpływu na w odniesieniu do wzorców H3K27me3 i H3K4me3 i nie wykazały zmian w szybkości regulacji transkryptów w odpowiedzi na RA. Najbardziej uderzające zmiany zaobserwowano w odniesieniu do genów regulujących różnicowanie i przejście od samoodnowy do różnicowania. Wzrost H3K4me3 w promotorze genu Lin28b był związany z niższą regulacją tego genu w niższym tempie w Dicer(-/-)ES w porównaniu do ES typu dzikiego. Wzrost H3K27me3 w promotorach genów różnicowania promotorów genów różnicowania Hoxa1 i Cdx2 w komórkach Dicer(-/-)ES był zbiegał się z niezdolnością do regulacji tych genów w tym samym tempie, co ES po różnicowaniu indukowanym kwasem retinowym (RA). Stwierdziliśmy, że siRNA Ezh2 i posttranskrypcyjne wyciszenie posttranskrypcyjne wyciszenie Ezh2 przez let-7 g uratowało ten efekt, sugerując że regulacja Ezh2 w górę jest częściowo odpowiedzialna za zwiększone H3K27me3 i obniżone wskaźniki regulacji genów różnicowania w Dicer(-/-)ES. --- Białko Ezh2 nadaje kompleksom Polycomb PRC2 i PRC3 aktywność metylotransferazy lizyny histonowej (HKMT), która jest związana z transkrypcją. metylotransferazy (HKMT), która jest związana z represją transkrypcji represją transkrypcji. Donosimy, że ekspresja Ezh2 była regulowana rozwojowo w przedziale przedziale miotomicznym somitów myszy i że jej obniżenie zbiegło się w czasie z aktywacją ekspresji genów mięśniowych i różnicowaniem mioblastów pochodzących z komórek satelitarnych. Zwiększona ekspresja Ezh2 hamowała różnicowanie mięśni różnicowanie mięśni, a właściwość ta była nadawana przez jego domenę SET, wymaganą dla aktywności HKMT. aktywności HKMT. W niezróżnicowanych mioblastach endogenny Ezh2 był związany z regulatorem transkrypcji z regulatorem transkrypcji YY1. Wykryto zarówno Ezh2, jak i YY1, z deacetylazą HDAC1, w regionach genomowych cichych genów specyficznych dla mięśni. Ich obecność korelowała z metylacją K27 histonu H3. YY1 był wymagany dla wiązania Ezh2, ponieważ interferencja RNA YY1 osłabiła rekrutację chromatyny Ezh2 i zapobiegała metylacji H3-K27. Po aktywacji genu, Ezh2, HDAC1 i YY1 odłączały się od loci mięśniowych, H3-K27 ulegał hipometylacji, a MyoD i SRF były rekrutowane do chromatyny. Odkrycia te sugerują istnienie dwuetapowego mechanizmu aktywacji, w którym usunięcie metylacji H3-K27, przyznane przez aktywny kompleks białkowy zawierający Ezh2, po którym następuje rekrutacja pozytywne regulatory transkrypcji w dyskretnych loci genomowych są wymagane do promowania ekspresji genów mięśniowych i różnicowania komórek. --- Komórki grzebienia nerwowego powstają na granicy płytki nerwowej i ektodermy naskórka. ektodermy, intensywnie migrują i różnicują się w różne typy komórek podczas embriogenezy kręgowców. embriogenezy kręgowców. Chociaż wiele dowiedzieliśmy się o sygnałach czynnika wzrostu i sieci regulacji genów, które regulują rozwój grzebienia nerwowego, dostępne są ograniczone informacje na temat tego, jak mechanizmy epigenetyczne kontrolują ten proces. proces. W tym badaniu wykazaliśmy, że kompleks represyjny Polycomb 2 (PRC2) współpracuje z czynnikiem transkrypcyjnym Snail2/Slug w celu modulowania rozwoju grzebienia nerwowego u Xenopus. rozwój grzebienia nerwowego u Xenopus. Podstawowe składniki PRC2 Eed, Ezh2 i Suz12 są wyrażane w komórkach grzebienia nerwowego i są wymagane do ekspresji markerów grzebienia nerwowego ekspresji markerów grzebienia nerwowego. Zablokowanie Ezh2, katalitycznej podjednostki PRC2 dla metylacji histonu H3K27 metylacji histonów H3K27, powoduje defekty w specyfikacji grzebienia nerwowego, migracji i tworzenie chrząstki czaszkowo-twarzowej. EZH2 oddziałuje bezpośrednio ze Snail2 i Snail2 nie rozszerza domen grzebienia nerwowego pod nieobecność Ezh2. Analiza immunoprecypitacji chromatyny pokazuje, że Snail2 reguluje EZH2 i poziomy trimetylacji histonu H3K27 w regionie promotora E-cadh2. Snail2 docelowej E-kadheryny. Nasze wyniki wskazują, że Snail2 współpracuje z EZH2 i PRC2 w celu kontrolowania ekspresji genów ważnych dla specyfikacji i migracji grzebienia nerwowego i migracji podczas rozwoju grzebienia nerwowego. --- Białka z grupy Polycomb są krytyczne dla utrzymania represji genów ustalonych podczas rozwoju Drosophila. Część tej grupy tworzy kompleks PRC2 zawierający Ez, który katalizuje di- i trimetylację histonu H3 lizyny 27 (H3K37me2/3), znaczniki represyjne dla transkrypcji. Donosimy, że ssaki homologi Ezh1 i Ezh2 tworzą podobne kompleksy PRC2, ale wykazują kontrastujące represyjne role. Podczas gdy PRC2-Ezh2 katalizuje H3K27me2/3, a jego knockdown wpływa na globalne poziomy H3K27me2/3, PRC2-Ezh1 pełni tę funkcję słabo. Zgodnie z tym zgodnie z tym, knockdown Ezh1 był nieskuteczny na globalnych poziomach H3K27me2/3. Zamiast tego, PRC2-Ezh1 bezpośrednio i silnie hamuje transkrypcję z chromatynizowanych szablonów i zagęszcza chromatynę pod nieobecność kofaktora metylotransferazy kofaktora SAM, o czym świadczy mikroskopia elektronowa. Ezh1 celuje w podzbiór genów Ezh2 jednak ekspresja Ezh1 jest bardziej obfita w nieproliferacyjnych narządach dorosłych, podczas gdy ekspresja Ezh2 jest ściśle związana z proliferacją, o czym świadczy analiza starzejących się mysich nerek. starzejącej się mysiej nerki. Wyniki te mogą odzwierciedlać subfunkcjonalizację białka PcG podczas ewolucji.
Jaki jest wpływ EZH2 na chromatynę?
Ezh1 i Ezh2 utrzymują chromatynę represyjną poprzez różne mechanizmy