Białka z wysoce konserwatywnej rodziny białek heterochromatyny 1 (HP1) funkcjonują w dynamicznej organizacji architektury jądrowej i regulacji genów w królestwie eukariotycznym. w regulacji genów w całym królestwie eukariotycznym. Oprócz bycia kluczowymi gracze w wyciszaniu genów za pośrednictwem heterochromatyny, białka HP1 mogą również przyczyniać się do represji transkrypcji genów euchromatycznych poprzez rekrutację do określonych promotorów. Aby zbadać rolę odgrywaną przez te w określonych szlakach rozwojowych, zidentyfikowaliśmy homologi HP1 w genomie Caenorhabditis elegans i wykorzystaliśmy interferencję RNA do zbadania ich funkcji. aby zbadać ich funkcję. Wykazaliśmy, że jeden z homologów, HPL-2, jest wymagany do tworzenia funkcjonalnej linii zarodkowej i do rozwoju sromu poprzez działanie w szlaku związanym z Rb. Sugerujemy, że działając jako represory ekspresji genów, białka HP1 mogą pełnić określone funkcje w zarówno w procesach różnicowania somatycznego, jak i zarodkowego w trakcie rozwoju. --- TŁO: Białka z rodziny białek heterochromatyny 1 (HP1) mają dobrze scharakteryzowaną rolę w pakowaniu heterochromatyny i regulacji genów. Ich funkcja w rozwoju organizmu jest jednak mniej dobrze poznana. Tutaj my wykorzystaliśmy profilowanie ekspresji w całym genomie do oceny nowych funkcji białek z rodziny Caenorhabditis elegans HP1 homolog HPL-2 na określonych etapach rozwoju. WYNIKI: Wykazaliśmy, że HPL-2 reguluje ekspresję genów linii zarodkowej, składników macierzy zewnątrzkomórkowej i genów zaangażowanych w metabolizm lipidów. Porównanie naszych danych dotyczących ekspresji z profilami HPL-2 ChIP-on-chip ujawnia, że znaczna liczba genów regulowanych w górę i w dół przy braku HPL-2 jest związana przez HPL-2. Geny linii zarodkowej są szczególnie regulowane w górę w mutantach hpl-2, co jest zgodne z funkcją HPL-2 jako represora ektopowego losu komórek zarodkowych. Ponadto wyniki mikromacierzy i analiza fenotypowa sugerują, że HPL-2 reguluje decyzję rozwojową dauer, uderzający przykład plastyczności fenotypowej, w której warunki środowiskowe plastyczności, w której warunki środowiskowe determinują los rozwojowy. HPL-2 działa w dauer przynajmniej częściowo poprzez modulację szlaków sygnałowych daf-2/IIS i TGF-β szlaki sygnałowe, główne determinanty programu dauer. mutanty hpl-2 również wykazują również zwiększoną długowieczność i zmieniony metabolizm lipidów, cechy charakterystyczne długowiecznych, odpornych na stres dauerów. WNIOSKI: Nasze wyniki sugerują, że homolog HP1 robaka HPL-2 może koordynować diapauzę dauerów, długowieczność i metabolizm lipidów, trzy procesy zależne od wkładu rozwojowego i warunków środowiskowych. Nasze odkrycia są ogólnie interesujące jako paradygmat tego, jak czynniki chromatynowe mogą zarówno stabilizować rozwój poprzez buforowanie zmienności środowiskowej i kierować organizm przez zdarzenia przebudowy, które wymagają plastyczności losu komórki regulacja. --- Białka domeny MBT są zaangażowane w procesy rozwojowe i nowotworzenie. Badania wiązania in vitro i mutagenezy wykazały, że poszczególne domeny MBT w zgrupowanych regionach powtórzeń MBT wiążą mono- i dimetylowane histonowe reszty lizyny z niewielką lub żadną specyficznością sekwencji, ale dyskryminują pozostałości stany tri- i niemetylowane. Jednakże, dokładna funkcja wiązania metylo-lizyny histonów metylo-lizyny w biologii białek domeny MBT nie została wyjaśniona. wyjaśniona. Tutaj pokazujemy, że Caenorhabditis elegans cztery domeny MBT LIN-61, w przeciwieństwie do innych czynników powtórzeń MBT, specyficznie oddziałuje z histonem H3, gdy jest metylowany na lizynie 9, wykazując silną preferencję dla stany di- i trimetylowane (H3K9me2/3). Chociaż czwarte powtórzenie MBT jest zaangażowany w tę interakcję, wiązanie H3K9me2/3 minimalnie wymaga powtórzeń MBT od dwóch do czterech. Ponadto, mutageneza reszt konserwowanych z innymi regionami MBT wiążącymi metylo-lizynę wiążących regiony MBT w czwartym powtórzeniu MBT nie znosi interakcji, sugerując odmienny tryb wiązania. In vivo, interakcja H3K9me2/3 LIN-61 jest wymagana do rozwoju sromu C. elegans w szlaku synMuvB. Mutant LIN-61 z niedoborem wiązania H3K9me2/3 nie ratują funkcji synMuvB lin-61 . Ponadto, wcześniej zidentyfikowane allele mutantów punktowych synMuvB mają niedobór w interakcji H3K9me2/3, chociaż są to reszty docelowe, które znajdują się poza czwartego powtórzenia MBT. Co ciekawe, lin-61 genetycznie oddziałuje z dwoma innymi genami synMuvB, hpl-2, homologicznym czynnikiem wiążącym H3K9me2/3 HP1 i met-2, homologicznym czynnikiem wiążącym H3K9me2/3 SETDB1. SETDB1 homologiczną metylotransferazą H3K9 (H3K9MT), w określaniu rozwoju i płodności C. elegans rozwój sromu i płodność. Oprócz zidentyfikowania pierwszej sekwencji specyficznej i di-/trimetylacji wiążącej białko domeny MBT, nasze badania sugerują złożoną wielodomenową regulację interakcji domen MBT z ligandami. Nasze wyniki również wprowadzają mechanistyczny związek między funkcją LIN-61 a biologią, a także ustalają wzajemne oddziaływanie białek wiążących H3K9me2/3, LIN-61 i HPL-2, jak również H3K9MT MET-2 w różnych ścieżkach rozwojowych. --- Określone domeny jądrowe są nielosowo rozmieszczone w przestrzeni jądrowej, i wykazano, że to preferencyjne pozycjonowanie odgrywa ważną rolę w aktywności i stabilności genomu. aktywność i stabilność genomu. Dobrze znane przykłady obejmują organizację DNA w klastrach telomerów lub w chromocentrum komórek Drosophila i ssaków. komórek ssaków, co może stanowić sposób kontrolowania dostępności ogólnych represorów, takich jak ogólnych represorów, takich jak białko heterochromatyny 1 (HP1). Mamy szczegółowo scharakteryzowaliśmy wewnątrzjądrowe pozycjonowanie fluorescencji in vivo homologa HP1 Caenorhabditis elegans HPL-2 jako markera dla domen heterochromatyny w domen heterochromatyny w rozwijających się zarodkach. W tym celu wykorzystano maksima modułu metoda segmentacji WTMM (transform modulus maxima) została uogólniona i dostosowana do segmentacji małych jąder komórek embrionalnych w trzech wymiarach. Implementacja algorytmu Wdrożenie algorytmu dystrybucji radialnej ujawniło preferencyjne okołojądrowe pozycjonowanie fluorescencji HPL-2 w zarodkach typu dzikiego w porównaniu z rozproszoną i jednorodną fluorescencją jądrową obserwowaną u mutantów lin-13. Dla wszystkich innych analizowanych genotypów, analiza ilościowa podkreśliła różne stopnia preferencyjnego pozycjonowania HPL-2 na peryferiach jądrowych, co bezpośrednio koreluje z liczbą ognisk HPL-2 policzonych wcześniej na projekcjach 2D projekcjach 2D. Korzystając z probabilistycznego modelu jądra komórkowego 3D, stwierdziliśmy, że dowolne dwa jądra jądra o tej samej liczbie ognisk, ale z innym probabilistycznym schematem pozycjonowania 3D, mogą mieć znacząco różne liczby ognisk HPL-2. ale z innym schematem pozycjonowania probabilistycznego 3D, mogą mieć znacząco różne liczby w projekcji 2D maksimum projekcji 2D, pokazując w ten sposób zwodnicze ograniczenia stosowania technik 2D 2D. Dzięki takiemu podejściu silnie okołojądrowe pozycjonowanie ognisk HPL-2 zostało ujawnione po inaktywacji konserwowanych białek związanych z chromatyną białek związanych z chromatyną, w tym kofaktora HAT TRAPP.
Jaka jest rola białka heterochromatyny 1 (HPL-2) Caenorhabditis elegans w rozwoju?
Białko heterochromatyny 1 (HPL-2) Caenorhabditis elegans łączy plastyczność rozwojową, długowieczność i metabolizm lipidów. HPL-2 reguluje ekspresję genów linii zarodkowej, składników macierzy zewnątrzkomórkowej i genów zaangażowanych w metabolizm lipidów. Ponadto HPL-2 reguluje decyzję rozwojową dauer, uderzający przykład plastyczności fenotypowej, w której warunki środowiskowe determinują los rozwojowy. Co więcej, jest on wymagany do tworzenia funkcjonalnej linii zarodkowej i rozwoju sromu poprzez działanie w szlaku związanym z Rb.