H3K9me2 - H3K9me2
H3K9me2 , DNA paketleme proteini Histon H3'ün epigenetik bir modifikasyonudur . Histon H3 proteininin 9. lizin kalıntısındaki dimetilasyonu gösteren bir işarettir . H3K9me2, transkripsiyonel baskı ile güçlü bir şekilde ilişkilidir . H3K9me2 seviyeleri, transkripsiyonel başlangıç bölgesini çevreleyen 10 kb'lik bir bölgedeki aktif genlere kıyasla sessizde daha yüksektir. H3K9me2, asetilasyonu ve dolayısıyla RNA polimerazın veya düzenleyici faktörlerinin bağlanmasını yasaklayarak hem pasif olarak hem de aktif olarak, transkripsiyonel baskılayıcıları işe alarak gen ekspresyonunu bastırır . H3K9me2 ayrıca, öncelikle gen-seyrek bölgeler içinde yer alan, ancak aynı zamanda jenik ve intergenik aralıkları da kapsayan Büyük Organize Kromatin K9 alanları (LOCKS) olarak adlandırılan megabaz bloklarında da bulunmuştur . Sentezi G9a , G9a benzeri protein ve PRDM2 tarafından katalize edilir . H3K9me2, KDM1, KDM3, KDM4 ve KDM7 ailesi üyeleri dahil olmak üzere çok çeşitli histon lizin demetilazlar (KDM'ler) tarafından çıkarılabilir. H3K9me2 de dahil olmak üzere çeşitli biyolojik süreçleri için önemli olan hücre soyu bağlılık, yeniden programlanması somatik hücre için uyarılmış pluripotent kök hücrelerin düzenlenmesinde inflamatuar yanıt ve bağımlılığı , ilaç kullanımı ile ilgilidir.
isimlendirme
H3K9me2 belirten dimetilasyonu ait lizin 9 histon H3 protein alt biriminin:
| Kısaltma | Anlam |
| H3 | H3 histon ailesi |
| K | lizin için standart kısaltma |
| 9 | amino asit kalıntısının konumu
(N-terminalinden sayma) |
| ben mi | metil grubu |
| 2 | eklenen metil gruplarının sayısı |
Lizin Metilasyonu
Bu diyagram, bir lizin kalıntısının ilerleyici metilasyonunu gösterir. Di-metilasyon, H3K9me2'de bulunan metilasyonu belirtir.
Histon modifikasyonlarını anlama
Ökaryotik hücrelerin genomik DNA'sı, histonlar olarak bilinen özel protein moleküllerinin etrafına sarılır . DNA'nın ilmeklenmesiyle oluşan kompleksler kromatin olarak bilinir . Kromatinin temel yapısal birimi nükleozomdur : bu, histonların (H2A, H2B, H3 ve H4) çekirdek oktamerinin yanı sıra bir bağlayıcı histon ve yaklaşık 180 baz çift DNA'dan oluşur. Bu çekirdek histonlar, lizin ve arginin kalıntıları bakımından zengindir. Bu histonların karboksil (C) terminal ucu, histon-histon etkileşimlerinin yanı sıra histon-DNA etkileşimlerine de katkıda bulunur. Amino (N) terminali yüklü kuyruklar, H3K9me2'de görülen gibi translasyon sonrası modifikasyonların yeridir.
epigenetik çıkarımlar
Histon kuyruklarının ya histon modifiye edici kompleksler ya da kromatin yeniden modelleme kompleksleri tarafından translasyon sonrası modifikasyonu hücre tarafından yorumlanır ve karmaşık, kombinatoryal transkripsiyonel çıktıya yol açar. Bir histon kodunun , belirli bir bölgedeki histonlar arasındaki karmaşık bir etkileşimle genlerin ekspresyonunu belirlediği düşünülmektedir . Histonların mevcut anlayışı ve yorumu iki büyük ölçekli projeden gelmektedir: ENCODE ve Epigenomik yol haritası. Epigenomik çalışmanın amacı, tüm genomdaki epigenetik değişiklikleri araştırmaktı. Bu, farklı proteinlerin ve/veya histon modifikasyonlarının etkileşimlerini birlikte gruplayarak genomik bölgeleri tanımlayan kromatin durumlarına yol açtı. Kromatin durumları, Drosophila hücrelerinde genomdaki proteinlerin bağlanma konumuna bakılarak araştırıldı. Kullanımı -sequencing Kromatin immüno (chip) genomuna ortaya bölgeleri, farklı bant oluşumu ile karakterize edilir. Drosophila'da da farklı gelişim aşamaları profillendi, histon modifikasyonunun uygunluğuna vurgu yapıldı. Elde edilen verilere bir bakış, histon modifikasyonlarına dayalı kromatin durumlarının tanımlanmasına yol açtı. Belirli modifikasyonlar haritalandı ve zenginleştirmenin belirli genomik bölgelerde lokalize olduğu görüldü. Her biri çeşitli hücre fonksiyonlarına bağlı olan beş çekirdek histon modifikasyonu bulundu.
- H3K4me3 - destekleyiciler
- H3K4me1 - hazır geliştiriciler
- H3K36me3 -gen organları
- H3K27me3 - çok katlı baskı
- H3K9me3- heterokromatin
- H3K9me2- fakültatif heterokromatin
İnsan genomu, kromatin durumları ile açıklanmıştır. Bu açıklamalı durumlar, bir genomu, altta yatan genom dizisinden bağımsız olarak açıklamanın yeni yolları olarak kullanılabilir. DNA dizisinden bu bağımsızlık, histon modifikasyonlarının epigenetik doğasını zorlar. Kromatin durumları, geliştiriciler gibi tanımlanmış bir dizisi olmayan düzenleyici öğelerin tanımlanmasında da yararlıdır. Bu ek açıklama seviyesi, hücreye özgü gen düzenlemesinin daha derinden anlaşılmasını sağlar.
Klinik önemi
Bağımlılık
Kronik bağımlılık ilaç maruziyeti sonuçları ΔFosB aracılı baskıyı arasında G9A ve H3K9 dimetilasyonu azaltılmış akumben çekirdek sırayla neden olan dendritik arborization , değişmiş sinaptik protein ifadesini ve artan ilaç arama davranışı. Buna karşılık, accumbal G9a hiperekspresyonu, belirgin şekilde artan H3K9 dimetilasyonu ile sonuçlanır ve çeşitli ΔFosB transkripsiyonel hedeflerin ΔFosB ve H3K9me2 aracılı baskılanması için H3K9me2 aracılı transkripsiyon faktörlerinin baskılanması yoluyla meydana gelen kronik ilaç kullanımı ile bu nöral ve davranışsal plastisitenin indüklenmesini bloke eder ( örneğin, CDK5 ). H3K9me2'nin bu geri bildirim döngülerine dahil olması ve ΔFosB aşırı ekspresyonunun bağımlılık için mekanik tetikleyici olarak merkezi patofizyolojik rolü nedeniyle , tekrarlanan ilaca maruz kalmanın ardından biriken H3K9me2'nin azaltılması, doğrudan uyuşturucu bağımlılıklarının gelişimine aracılık eder.
Friedreich ataksisi
R-loop 'ler de H3K9me2 işareti bulunan FXN içinde Friedreich ataksisi hücreleri.
Kalp-damar hastalığı
H3K9me2, NFκB ve AP-1 (aktivatör protein-1) transkripsiyon faktörlerinin bağlanmasını bloke etmek için vasküler düz kas hücrelerinde kardiyovasküler hastalıkla ilişkili gen promotörlerinin bir alt kümesinde bulunur . Hastalarda sağlıklı aort dokusuna kıyasla insan aterosklerotik lezyonlarından alınan vasküler düz kas hücrelerinde H3K9me2'nin düşük seviyeleri gözlenmiştir. Diyabetik hastalardan alınan vasküler düz kas hücreleri, diyabetik olmayan kontrollere kıyasla düşük H3K9me2 seviyeleri gösterir; bu nedenle, H3K9me2'nin düzensizliğinin diyabetle ilişkili vasküler komplikasyonların altında olabileceği öne sürülmüştür. Vasküler düz kas hücrelerinde H3K9me2 kaybı, vasküler hastalık modellerinde kardiyovasküler hastalıkla ilişkili genlerin bir alt kümesinin yukarı regülasyonunu şiddetlendirir.
yöntemler
H3K9me2 dahil olmak üzere histon modifikasyonları çeşitli yöntemler kullanılarak tespit edilebilir:
- Kromatin İmmünopresipitasyon Dizilimi ( ChIP dizilimi ), hedeflenen bir proteine bağlandıktan ve immüno-çökeltildikten sonra DNA zenginleştirme miktarını ölçer. İyi optimizasyon ile sonuçlanır ve hücrelerde meydana gelen DNA-protein bağlanmasını ortaya çıkarmak için in vivo kullanılır . ChIP-Seq, bir genomik bölge boyunca farklı histon modifikasyonları için çeşitli DNA parçalarını tanımlamak ve ölçmek için kullanılabilir.
- KES&ÇALIŞTIR(Hedefler Altında Bölünme ve Nükleaz Kullanarak Serbest Bırakma). CUT&RUN'da hedeflenen DNA-protein kompleksleri, bir çökeltme adımını izlemek yerine doğrudan hücre çekirdeğinden izole edilir. CUT&RUN gerçekleştirmek için ilgili DNA bağlayıcı proteine spesifik bir antikor ve ProtA-MNase geçirgenleştirilmiş hücrelere eklenir. MNase, ProtA-antikor etkileşimi yoluyla ilgili proteine bağlanır ve MNase, daha sonra izole edilebilen ve dizilenebilen protein-DNA komplekslerini serbest bırakmak için çevreleyen, korumasız DNA'yı ayırır. CUT&RUN'ın geleneksel ChIP'ye kıyasla çok daha yüksek sinyal-gürültü oranı verdiği bildiriliyor. Bu nedenle CUT&RUN, ChIP dizileme derinliğinin onda birini gerektirir ve son derece düşük hücre sayıları kullanılarak histon modifikasyonlarının ve transkripsiyon faktörlerinin genomik haritalanmasına izin verir.
- Modifikasyona özgü hücre içi antikor probları. Duyarlı floresan genetik olarak kodlanmış histon modifikasyonuna özgü hücre içi antikor (mintbody) probları, canlı hücrelerde histon modifikasyonlarındaki değişiklikleri izlemek için kullanılabilir.