Структура нуклеосомы

Nature Communications, том 13, номер статьи: 5075 (2022) Цитировать эту статью

4921 Доступов

3 цитаты

20 Альтметрика

Подробности о метриках

Авторская поправка к этой статье была опубликована 19 января 2023 г.

Эта статья обновлена

Гены, кодирующие основной механизм клеточного цикла, транскрипционно регулируются белковыми комплексами семейства MuvB специфичным для клеточного цикла способом. Комплексы MuvB с факторами транскрипции B-MYB и FOXM1 активируют митотические гены во время пролиферации клеток. Механизмы регуляции транскрипции этими комплексами пока мало изучены. Здесь мы объединяем биохимический анализ и восстановление in vitro со структурным анализом с помощью криоэлектронной микроскопии и масс-спектрометрии сшивки, чтобы функционально изучить эти комплексы. Мы обнаружили, что комплекс MuvB:B-MYB связывает и ремоделирует нуклеосомы, тем самым обнажая нуклеосомную ДНК. Эта активность ремоделирования поддерживается B-MYB, который напрямую связывает ремоделированную ДНК. Учитывая активность ремоделирования нуклеосомы, мы предполагаем, что комплекс MuvB:B-MYB функционирует как первый комплекс транскрипционных факторов. В этой работе мы рационализируем предыдущие биохимические и клеточные исследования и предоставляем молекулярную основу взаимодействий белкового комплекса, который является ключевым для регуляции клеточного цикла.

В ходе клеточного цикла клетка реплицирует свой геном на две идентичные копии и координирует сегрегацию хромосом с делением клетки. Упорядоченное прохождение различных фаз клеточного цикла зависит от циклин-зависимого киназо-циклинового (CDK-циклин) осциллятора, который последовательно запускает переходы клеточного цикла путем фосфорилирования конкретных мишеней, включая нижестоящие эффекторы клеточного цикла. Осциллирующая активность CDK-циклинов достигается за счет специфичного для клеточного цикла убиквитинирования белков, фосфорилирования и регуляции транскрипции1,2.

Зависимая от клеточного цикла транскрипция генов клеточного цикла контролируется семейством регуляторов транскрипции MuvB3,4,5. Коровый комплекс MuvB состоит из основной каркасной субъединицы, называемой LIN9, гистон-связывающего белка RbBP4, ДНК-связывающего белка LIN54 и меньших субъединиц LIN37 и LIN526. ДНК-связывающий домен LIN54 рекрутирует MuvB к своим генам-мишеням в специфической последовательности, называемой областью гомологии клеточного цикла (CHR)7,8. Промоторы-мишени MuvB не содержат TATA, а CHR расположен непосредственно перед сайтом начала транскрипции (TSS) и нуклеосомой +18,9. Присутствие нуклеосомы +1 создает барьер для сборки базального транскрипционного аппарата 10, а ее положение и динамика тонко регулируются, чтобы определить транскрипционный статус каждого гена. Несмотря на то, что механизмы регуляции нуклеосомы +1 не до конца понятны и являются объектом интенсивных исследований11, расположение CHR и ряд исследований7,9,12 позволяют предположить, что комплексы MuvB, выполняющие как активирующую, так и репрессивную роль, могут быть вовлечены в этот процесс.

Во время выхода клеточного цикла в состоянии покоя и старения, также известного как G0, комплекс MuvB взаимодействует с ретинобластомоподобным белком, образуя тем самым комплекс DREAM3,4,13, который опосредует репрессию транскрипции около 1000 генов клеточного цикла6. Распознавание генов-мишеней комплексом DREAM является комбинаторным, поскольку оно включает связывание CHR и вышестоящего элемента, зависимого от клеточного цикла (CDE)2,14,15.

Когда клетка начинает делиться, возрастающая активность CDK2-цилиндров D и E при переходе G1-S способствует гиперфосфорилированию ретинобластомоподобных белков16,17, тем самым вызывая разборку DREAM и повторный вход в клеточный цикл16,18. , 19. Оставшийся CHR-связанный коровый комплекс MuvB последовательно связывается с транскрипционными факторами (TF) B-MYB и FOXM1 во время S-фазы20. B-MYB и FOXM1 являются онкогенами и сверхэкспрессируются при нескольких типах рака21,22,23,24. Последовательная сборка B-MYB и FOXM1 на комплексе MuvB на элементах CHR необходима для запуска транскрипционной активации митотической генной программы в фазе G220,25,26. Важно отметить, что комплекс B-MYB и MuvB (MMB) необходим для рекрутирования FOXM1 в генах клеточного цикла, поэтому B-MYB был определен как первый ТФ для зависимой от клеточного цикла транскрипции генов G2/M20,27.