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Selección y aislamiento de las colonias de humanos células madre pluripotentes inducidas a partir de fibroblastos adultos Reprogramado


JoVE 3416 2/20/2012

1Department of Molecular Carcinogenesis and Center for Cancer Epigenetics, University of Texas M.D. Anderson Cancer Center, 2Department of Cell Biology, Poznan University of Medical Sciences, 3Department of Molecular Biology, The Scripps Research Institute

Se presenta un protocolo para la reprogramación eficiente de las células somáticas humanas en células madre pluripotentes inducidas (hiPSC) utilizando vectores retrovirales que codifican Oct3 / 4, Sox2, Klf4 y c-myc (OSKM) y la identificación de hiPSC correctamente reprogramado por tinción en vivo con Tra- 1-81 anticuerpo.

Other articles by Sharon Y.R. Dent on PubMed

Histona-dependiente De La Asociación De Tup1-Ssn6 Con Genes Reprimidos En Vivo

El complejo Tup1-Ssn6 regula diversas clases de genes en Saccharomyces cerevisiae y sirve como un modelo para las funciones correpresor en muchos organismos. Tup1-Ssn6 no atar directamente el ADN pero tiene que genes diana a través de interacciones con factores vinculantes de secuencia específica ADN. Represión completa por Tup1-Ssn6 parece requieren interacciones con las colas de las histonas y componentes de la maquinaria de transcripción general, aunque no es clara la contribución relativa de estas dos vías. Aquí, nosotros mapa Tup1 lugares en dos clases de genes regulados por Tup1-Ssn6 en vivo vía immunoprecipitations de la cromatina. Distintos perfiles de Tup1 se observan en una célula específica de genes y genes inducible por daños de ADN, sugiriendo que alternan arquitecturas represivas pueden crearse en diferentes clases de genes reprimidos. En ambos casos, disminuye en la acetilación de la histona H3 colocalize con Tup1. Sorprendentemente, aunque la pérdida de la proteína de mediador Srb10 no tuvo ningún efecto sobre la localización de Tup1, tanto las mutaciones de cola de histonas y mutaciones de histona deacetilasa habían paralizado la Asociación de Tup1 con lugares geométricos de destino. Junto con los resultados anteriores que Tup1-Ssn6 físicamente asociados con actividades de histona deacetilasa, estos resultados indican que el represor complejo altera Estados de modificación de histonas para facilitar las interacciones con las histonas y que estas interacciones son necesarias para mantener un estado represivo estable.

Control Transcripcional: Un Papel De Activación Para La Metilación De La Arginina

Una modificación de las histonas rara, metilación de arginina, se ha relacionado con la activación de genes responden a hormonas. Curiosamente, la metilación de un residuo de lisina en la histona mismo está presente antes de la activación de la hormona, pero queda excluida de los loci activos.

Pérdida Específica De Acetilación Sobre La Fosforilación De La Histona H3

Modificación post-translacional de las histonas es un aspecto central de regulación génica. Los datos emergentes indican que modificación en un sitio puede influir en la modificación de un segundo sitio. Por ejemplo, la fosforilación en serina 10 histona H3 (Ser(10)) facilita la acetilación de lisina 14 (Lys(14)) por Gcn5 in vitro (,). In vivo, fosforilación de H3 precede acetilación en ciertos promotores. Se desconoce si la fosforilación de H3 afecta globalmente acetilación, o si afecta a todos los sitios de acetilación en H3 igualmente. Hemos adoptado un enfoque genético a esta pregunta por mutando Ser(10) en H3 para fijar una negativa o una carga neutra en esta posición, seguida por el análisis de los Estados de la acetilación de las histonas mutantes utilizando anticuerpos específicos del sitio. Sorprendentemente, encontramos que la conversión de Ser(10) a glutamato (S10E) o aspartato (S10D) provoca pérdida casi completa de acetilación H3 en lisina 9 (Lys(9)) in vivo. Acetilación de Lys(9) se reduce considerablemente en las células con mutaciones en la fosfatasa Glc7 que aumentan los niveles de fosforilación de H3. Mutación de Ser(10) en H3 y la concomitante pérdida de acetilación de Lys(9) tienen efectos mínimos en la expresión de un gen reportero de Gcn5-dependiente. Sin embargo, se observan defectos de crecimiento sinérgico sobre pérdida de GCN5 en células con mutaciones Ser(10) H3 de retrasos en la progresión de G (2) /M causada por pérdida combinada de mutaciones del sitio GCN5 y acetilación. Juntos, estos resultados demuestran que H3 fosforilación directamente causa específica y contrario cambios en niveles de acetilación de dos residuos dentro de este histona, Lys(9) y Lys(14), y ponen de manifiesto la importancia de estas modificaciones de las histonas a las funciones de la célula normal.

Interacción Física Y Funcional De La Correpresor De Levadura Tup1 Con 5'-trifosfatasa De MRNA

El complejo de Tup1-Ssn6 es un correpresor importante en Saccharomyces cerevisiae que inhibe la transcripción a través de interacciones con la maquinaria de transcripción basal y por la remodelación de la cromatina. En una pantalla de dos híbridos de factores que interactúan con el ortólogo de Tup1 de Schizosaccharomyces pombe, Tup11, aislamos el pct1 + cDNA. El pct1 + gen codifica un ARNm 5'-trifosfatasa, que cataliza el primer paso de reacciones que capsula de mRNA. Pct1 no interactuar con el ortólogo de S. pombe Ssn6. Experimentos de pull-down in vitro glutatión S-transferasa revelaron que Pct1 se une a la WD repetir regiones de Tup11 y la proteína Tup12 funcionalmente redundante. Del mismo modo, la proteína Tup1 de S. cerevisiae se asocia con el ARNm 5'-trifosfatasa codificada por el gen CET1. El dominio c-terminal altamente conservado del Cet1 interactúa con Tup1 in vitro, y co-purify Tup1-Ssn6 complejos con la proteína Cet1, indicando que también producirse interacciones in vivo entre estas proteínas. Sobreexpresión de CET1 había comprometida la represión de un gen reportero de MFA2-lacZ que está sujeto a la represión de la Tup1-Ssn6. Estas interacciones genéticas y bioquímicas entre Tup1-Ssn6 y Cet1 indican que la enzima que capsula asociada con la RNA polimerasa II es un objetivo de la correpresor complejo.

Dominio De La Transformación De C-Myc Recluta El STAGA Humano Complejo Y Requiere TRRAP Y GCN5 Actividad Acetilasa Para La Activación De La Transcripción

Desregulación de la oncoproteína de c-Myc (Myc) está implicada en muchos tipos de cáncer. Myc es un factor de transcripción de la secuencia específica que regula la transcripción de genes implicados en el control de la proliferación celular y apoptosis a través de mecanismos que son todavía poco conocidos. Su asociación con la proteína asociada a dominio de la transformación-Transactivación (TRRAP) y el humano de la histona acetiltransferasa (sombrero) consiste en la transformación celular por Myc GCN5. TRRAP y GCN5 son componentes de una variedad de compartido y distintos complejos de multiproteínas sombrero con diversas funciones. MYC induce el reclutamiento de TRRAP y hyperacetylation de la histona en determinados genes Myc-activa in vivo. Sin embargo, la identidad de los complejos de sombrero reclutados por Myc y las funciones de TRRAP y GCN5 en función de Myc aún no están claros. Aquí mostramos que Myc co-recruits TRRAP y GCN5 mediante interacciones físicas directas de su dominio N-terminal de activación/transformación con el humano coactivator (SPT3-TAF-GCN5 acetilasa) de STAGA complejo. Demostramos que GCN5 y TRRAP cooperan para mejorar la activación de la transcripción por el dominio N-terminal de activación de Myc en vivo y que esta sinergia requiere el dominio de la interacción de SPT3/GCN5 de TRRAP y la actividad de sombrero de GCN5. Así, el TRRAP puede funcionar como un adaptador en el complejo de STAGA que ayuda a reclutar actividad GCN5 sombrero a Myc durante la activación de la transcripción.

Tup1-Ssn6 Interactúa Con Múltiples Clase I Histona Desacetilasas in Vivo

El Tup1-Ssn6 correpresor complejo en Saccharomyces cerevisiae reprime la transcripción de un diverso conjunto de genes. Cromatina es un componente importante de la represión Tup1-Ssn6-mediada. Tup1 se une a la histona underacetylated colas y requiere múltiples Histona Desacetilasas (HDAC) para sus funciones represivas. Aquí, describimos las interacciones físicas de la correpresor complejo con la clase I HDAC Rpd3, Hos2 y Hos1. En cambio, ninguna interacción in vivo se observó entre Tup-Ssn6 y Hda1, una clase II HDAC. Demostramos que Rpd3 interactúa con Tup1 y Ssn6. Rpd3 y Hos2 interactuar con Ssn6 independientemente de Tup1 vía tetratricopeptide distintos dominios dentro de Ssn6, sugiriendo que estos dos HDAC puede comunicarse con el correpresor al mismo tiempo.

Restablecer El Código De Histonas En CDKN2A En HNSCC Por Inhibición De La Metilación Del ADN

Carcinoma de célula de squamous de cabeza y cuello (HNSCC) es el quinto más frecuente del cáncer en los Estados Unidos. Varias alteraciones genéticas y epigenéticas se asocian a la tumorigénesis HNSCC, incluyendo la inactivación de CDKN2A, que codifica el supresor de tumores p16, en líneas celulares y tumores primarios de la metilación del ADN. Reactivación de genes supresores de tumores por agentes demethylating de ADN e inhibidores de histona deacetilasa (HDAC) muestra promesa terapéutica para otros tipos de cáncer. Por lo tanto, investigamos la capacidad de estos agentes para reactivar p16 en células Tu159 HNSCC. Tratamiento de células con 5-aza-2' desoxicitidina (5-aza-dC) aumenta la expresión de CDKN2A y aumenta ligeramente la acetilación de la histona H3 en este gene. Ninguna reactivación de CDKN2A se observa sobre el tratamiento con el inhibidor HDAC tricostatina A (TSA), pero reactivación sinérgica de CDKN2A se observa sobre el tratamiento secuencial de células Tu159 con 5-aza-dC y TSA. Silenciamiento de CDKN2A en células Tu159 se correlaciona con la mayor metilación de la histona H3 en lisina 9 y disminuyó la metilación en lisina 4 en relación con el promotor del gen p15 aguas arriba. Curiosamente, se disminuyen los niveles globales de H3-K9 metilación sobre el tratamiento con 5-aza-dC. Juntos, estos datos indican que la metilación del ADN es una marca epigenética dominante para silenciamiento de CDKN2A en las células del tumor de Tu159. Por otra parte, cambios en la metilación del ADN pueden restablecer el código de histonas afectando múltiples modificaciones de H3.

Modificaciones De Las Histonas En Funciones Correpresor

GCN5 Y P300 Comparten Funciones Esenciales Durante La Embriogénesis Temprana

Estudios anteriores revelaron deleción de genes que codifican la histona Acetiltransferasas resultados GCN5, p300 o CBP en mortalidad embrionaria en ratones. PCAF y GCN5 interactuan físicamente con p300 y CBP in vitro. Para determinar si estos dos grupos de histona Acetiltransferasas interactúan funcionalmente in vivo, hemos creado ratones que carecen de uno o más alelos de p300, GCN5 o PCAF. Como se esperaba, se encontró que los ratones heterocigotos para cualquier alelo nulo solo son viables. La mayoría de los ratones GCN5(+/-)p300(+/-) también sobrevive hasta la edad adulta sin anormalidades aparentes. Sin embargo, aproximadamente el 25% de estos ratones mueren antes de nacer. Estos embriones al desarrollo se atrofian y presentan mayor apoptosis en comparación con hermanos de tipo salvaje o solos GCN5(+/-) o p300(+/-) camada a día embrionario 8.5. En cambio, ninguna anormalidad fueron observada en los ratones de p300(+/-) PCAF(-/-). De interés, encontramos que los niveles de la proteína p300 varían en fondos genéticos de ratón diferente, que probablemente contribuye a la penetrancia incompleta del fenotipo anormal de GCN5(+/-) p300(+/-) ratones. Nuestros datos indican que P300 coopera específicamente con GCN5 para proporcionar funciones esenciales durante la embriogénesis temprana.

La Metiltransferasa Set1 Opone Ipl1 Funciones De Cinasa De Aurora En La Segregación Cromosómica

Un equilibrio en las actividades de la quinasa de Ipl Aurora y la fosfatasa Glc7 es esencial para la segregación del cromosoma normal en la levadura. Divulgamos aquí que este equilibrio es modulado por la metiltransferasa Set1. Eliminación de SET1 suprime la pérdida del cromosoma en las células ipl1-2. Por el contrario, la combinación de mutaciones SET1 y GLC7 es letal. Sorprendentemente, estos efectos son independientes de funciones previamente definidas para Set1 en la metilación de transcripción iniciación y la histona H3. Encontramos que conjunto1 es necesaria para la metilación de lisinas conservados en una proteína cinetocoro, Dam1. Experimentos bioquímicos y genéticos indican que Dam1 metilación inhibe la fosforilación mediada por Ipl1 de flanquear serinas. Nuestros estudios demuestran que conjunto1 tiene funciones importantes, inesperadas en la mitosis. Por otra parte, nuestros resultados sugieren que el antagonismo entre la metilación de lisina y de la fosforilación de la serina es un mecanismo fundamental para controlar la función de la proteína.

Histona Modificación De Enzimas Y Cáncer: Va Más Allá De Las Histonas

Mutaciones en las vías moleculares que regulan la proliferación celular, diferenciación y muerte celular, contribuyen a la formación del cáncer. Enzimas que modifican covalentemente las histonas afectan estas vías mediante el control de la dinámica de remodelación de la estructura de la cromatina. Este artículo repasa varias conexiones entre la histona modificación de cáncer que son probablemente mediadas por tanto histonas y no histonas sustratos y enzimas. Proponemos que múltiples modificaciones de proteínas, incluyendo la Cruz y acetilación, fosforilación, metilación, regulan mutuamente para coordinar las señales intermoleculares y que desaciertos en el presente Reglamento pueden conducir a la oncogénesis.

La Metiltransferasa Conjunto2 Asocia Ssn6 Tup1-Ssn6 Represión Es Independiente De La Metilación De Histonas

El Tup1-Ssn6 correpresor regula la expresión de diversas clases de genes en Saccharomyces cerevisiae. Cromatina es un componente importante de la represión Tup1-Ssn6-mediada. Tup1 se une a underacetylated colas de histonas H3 y H4 y requiere múltiples Histona Desacetilasas para la represión. Aquí examinamos si metilación de histonas, además de desacetilación de histonas, desempeña un papel en la represión de la Tup1-Ssn6. Encontramos que como los otros genes, genes diana de Tup1-Ssn6 exhiben niveles elevados de histona H3 trimetilación de lisina 4 después de la activación. Sin embargo, supresión de individuales o múltiples histona metiltransferasas y otros genes que contienen SET-dominio no tiene ningún efecto aparente en Tup1-Ssn6-mediada por la represión de una serie de objetivos bien definidos. Curiosamente, descubrimos que Ssn6 interactúa con conjunto2. Aunque la eliminación de conjunto2 no afecta la represión Tup1-Ssn6 de un número de genes diana, Ssn6 puede utilizar conjunto2 en contextos específicos para regular la represión génica.

No Spt6, No Los Nucleosomas, No Requerida De Activador

En el número 3 de febrero de Molecular Cell, un papel de Adkins y Tyler (2006) demuestra ese montaje del nucleosoma es necesaria para la represión del gen y, sorprendentemente, que transcripcional activadores no son necesarios para la activación del gene en la ausencia de rearmado del nucleosoma.

Funciones De Modificación De Histonas Enzimas En Desarrollo

En los últimos años se han identificado múltiples enzimas modificadoras de histonas. Se ha aprendido mucho sobre la bioquímica de estas enzimas y sus efectos sobre la expresión génica en células cultivadas. Sin embargo, las funciones de estos factores durante el desarrollo siguen siendo en gran parte desconocidas. Estudios genéticos recientes indican que modificaciones de las histonas específicos y modificación de enzimas juega un papel esencial en tanto global y organización de la cromatina de tejidos específicos. En particular, estos estudios indican que las enzimas que controlan los niveles y patrones de la acetilación de histonas y la metilación son necesarias para la supervivencia, organogénesis y patrones de embrión normal.

Represión Transcripcional Por Tup1-Ssn6

El complejo de Tup1-Ssn6 de levadura de florecimiento es uno de los correpresores mejores estudiados y ha servido como modelo para el estudio de complejos de correpresor similar en eucariotas superiores. Tup1-Ssn6 reprime varios subconjuntos de genes cuando reclutó a los promotores por represores de unión de ADN de secuencia específica. Tup1-Ssn6 mediada por represión implica interacciones entre las histonas correpresor y hypoacetylated, Histona Desacetilasas y la maquinaria transcripcional de RNA. Nucleosoma posicionamiento también está involucrado en la represión de un subconjunto de genes de Tup1-Ssn6 regulado. Estos resultados destacan la importancia de Estados de modificación de cromatina en Tup1-Ssn6 mediada por la represión. Aquí repasamos los múltiples mecanismos involucrados en la represión y discutir las funciones de Tup1-Ssn6 homólogo en organismos superiores. También presentamos un modelo de cómo puede establecerse la represión por Tup1-Ssn6.

Pérdida De Actividad De La Acetiltransferasa De Gcn5 Conduce a Defectos De Cierre Del Tubo Neural Y Exencephaly En Embriones De Ratón

Gcn5 fue el primer relacionadas con la transcripción de la histona acetiltransferasa (sombrero) para identificarse. Sin embargo, las funciones de esta enzima en células de mamíferos siguen mal definidas. Eliminación de Gcn5 en ratones conduce a mortalidad embrionaria temprana con mayor apoptosis en linajes mesodérmicos. Aquí mostramos que eliminación de p53 permite Gcn5(-/-) embriones sobrevivir más tiempo, pero Gcn5(-/-) p53(-/-) embriones siguen muriendo en midgestation. Curiosamente, embriones homocigóticos para las mutaciones de punto en el dominio catalítico Gcn5 sobrevivieron significativamente más Gcn5(-/-) o Gcn5(-/-) p53(-/-) ratones. En contraste con los embriones de Gcn5(-/-), embriones de gcn5(Hat/Hat) no exhiben mayor apoptosis pero exhibir defectos de cierre del tubo de los nervios craneales graves y exencephaly. Juntos, nuestros resultados indican que Gcn5 tiene funciones importantes, independiente del sombrero en desarrollo temprano y que actividad de la acetiltransferasa Gcn5 se requiere para el cierre del tubo de los nervios craneales en el ratón.

Potencial De Desarrollo De Células Madre Embrionarias Gcn5(-/-) in Vivo E in Vitro

Gcn5 es un prototipo de la histona acetiltransferasa (sombrero) que sirve como un coactivador de múltiples factores de transcripción del ADN-limite. Previamente, determinamos que la eliminación de Gcn512 (en lo sucesivo, Gcn5) causa mortalidad embrionaria en ratones. Gcn5 nulos embriones sufren gastrulación pero exhiben altos niveles de apoptosis, llevando a la pérdida de linajes mesodérmicos. Para definir las funciones de Gcn5 durante el desarrollo, hemos creado Gcn5(-/-) ratón células madre embrionarias (ES). Estas células sobrevivieron en vitro y formaron cuerpos embryoid (EBs) que expresan marcadores de linajes ectodérmicos, mesodérmicos y endodérmicos. Gcn5(-/-) EBs se deforme y más pequeño que el salvaje-tipo EBs por día 6, con una mayor proporción de células en G2/M. expresión 4 de Oct y Nodal prematuramente fue reducido en EBs Gcn5(-/-), indicando la pérdida temprana de células madre embrionarias pluripotenciales. Gcn5(-/-) EBs diferenciado eficientemente en músculo esquelético y cardiaco, que derivan del mesodermo. Alto porcentaje Gcn5(-/-) quiméricos embriones creados por la inyección de células madre embrionarias Gcn5(-/-) en blastocistos salvaje-tipo fueron con retraso en el desarrollo y murió pronto. Curiosamente, elevados niveles de apoptosis se observaron específicamente en células nulas Gcn5 dentro de los embriones quiméricos. Colectivamente, estos datos indican que Gcn5 puede ser requerida para mantener pluripotentes Estados y que la pérdida de Gcn5 invoca una vía celular-Autónoma de muerte celular in vivo.

Una Calle De Dos Vía: LSD1 Regula La Formación De Límite De Cromatina En S. Pombe Y Drosophila

Dos estudios recientes en Molecular Cell (Lan et al., 2007; Rudolph et al., 2007) implican la desmetilación de histonas LSD1 en la regulación de las fronteras entre dominios de cromatina silenciada y activo en la levadura de fisión tanto y moscas, pero por distintos mecanismos.

Cruz-Reglamento De Modificaciones De Las Histonas

Las histonas sufren varias modificaciones post-traduccionales diferentes que controlan una variedad de procesos fisiológicos. Estas modificaciones covalentes Mostrar Cruz-regulación substancial, proporcionando una amplia variedad de posibilidades de regulación. Nuevas perspectivas en la comunicación entre las modificaciones de las histonas han surgido en los últimos años. Esta revisión evalúa la comprensión actual de la Cruz-Reglamento de modificaciones de las histonas e identifica el futuros cuestiones a tratar en este campo.

Expresión Correcta De La Gcn5 Histona Acetiltransferasa Es Necesaria Para El Cierre Del Tubo Neural En Embriones De Ratón

Histona Acetiltransferasas (sombreros) son importantes para la activación del gene, alteración de las estructuras de la cromatina para facilitar la Asociación de proteínas transcripción con promotores de genes. Las funciones de los sombreros en mamíferos del desarrollo no están bien definidas. Nuestros estudios previos demostraron que Gcn5, un sombrero prototípico, es necesaria para el mantenimiento mesodérmico en embriones tempranos. Homocigóticos Gcn5 nulos embriones mueren poco después de la gastrulación, prevención de la determinación de funciones Gcn5 más tarde durante el desarrollo. Divulgamos aquí la creación de un alelo Gcn5(flox(neo)), que sólo es parcialmente funcional y da lugar a un fenotipo de hipomórfica. Ratones homocigóticos para este alelo tenían un mayor riesgo de defectos de cierre del tubo de los nervios craneales (NTD) y exencephaly. Estos defectos fueron encontrados en una aún mayor penetrancia en embriones de Gcn5(flox(neo)/Delta). Estos resultados indican que los niveles normales de expresión Gcn5 son cruciales para el cierre del tubo neural en ratones y predicen que las mutaciones en este sombrero pueden asociarse con un mayor riesgo de defectos del tubo neural en los seres humanos.

Tousled Mediada Por La Activación De La Quinasa Aurora B No Requiere Tousled Quinasa in Vivo

Las quinasas Aurora constituyen una familia de proteínas evolutivamente conservados que se requiere para una variedad de eventos de la división de célula, incluyendo el montaje del huso, segregación cromosómica y citocinesis. Surgiendo evidencia sugiere que una vez fosforiladas, un subconjunto de sustratos de Aurora puede mejorar la actividad de la cinasa Aurora. Nuestro trabajo previo reveló que el Caenorhabditis elegans como Tousled quinasa TLK-1 es un sustrato y activador de la quinasa de aire-2 Aurora B in vitro y que la pérdida parcial de TLK-1 mejora los defectos mitóticos de un mutante de aire-2. Sin embargo, dado que estos experimentos fueron realizados in vitro y con pérdida parcial de alelos de la función in vivo, un paso necesario en nuestra comprensión de la relación entre las quinasas Aurora B y Tousled es demostrar que la expresión de TLK-1 es suficiente para la activación de Aurora B in vivo. Aquí, Divulgamos que suprime la expresión heteróloga de formas de TLK-1 tipo salvaje y cinasa inactivas la letalidad de mutantes sensibles a la temperatura de la levadura quinasa Aurora B Ipl1. Por otra parte, quinasa-muertos TLK-1 asocia y aumenta la actividad de Ipl1 en vivo. Juntos, estos resultados proporcionan evidencia convincente y crítica que Tousled tiene un papel independiente de la cinasa de la buena fe en la activación de cinasas Aurora B in vivo.

Adecuada Gcn5 Histona Acetiltransferasa Expresión Es Necesaria Para Modelar Anteroposterior Normal Del Esqueleto Del Ratón

La acetilación de histonas juega un papel importante en la regulación génica. Sin embargo, las funciones de cada histona Acetiltransferasas (sombreros) en programas de transcripción específicos de desarrollo no están bien definidas. Para definir las funciones de Gcn5, un sombrero prototípico, durante el desarrollo del ratón, hemos creado una serie de alelos del mutante Gcn5. Nuestro trabajo previo reveló que eliminación de Gcn5 conduce a la muerte embrionaria poco después de la gastrulación. Embriones homocigóticos para las mutaciones de punto en el centro catalítico de Gcn5 sobreviven más tiempo, pero mueren poco después E16.0 y exhibición defectos de cierre del tubo de los nervios craneales. Embriones teniendo un alelo de Gcn5(flox(neo)) de hipomórfica también presentan defectos de cierre neural y mueren en o poco después del nacimiento. Divulgamos aquí que los embriones Gcn5(flox(neo)/flox(neo)) y Gcn5(flox(neo)/Delta) exhiben homeóticos anterior transformaciones en las vértebras torácicas y lumbares inferiores. Estos defectos son acompañados por un cambio en el límite de la expresión anterior de Hoxc8 y Hoxc9. Estos datos proporcionan la primera evidencia que Gcn5 contribuye a la regulación de los genes Hox y es necesaria para modelar anteroposterior normal del esqueleto del ratón.

El Complejo Que Contiene HP1alpha Y CAF1-SetDB1 Preve H3K9me1 Mediada Por Suv39 K9me3 En Pericentric De La Heterocromatina

Trimetilación de lisina 9 en la histona H3 (H3K9me3) el enriquecimiento es una característica de la heterocromatina pericentric. La hipótesis de un mecanismo de paso a paso para establecer y mantener que esta marca durante la replicación de ADN sugiere recién sintetizado histona H3 pasa por un estado intermedio de metilación para convertirse en un sustrato para la histona metiltransferasa supresor de variegación 39 (Suv39H1/H2). ¿Cómo se logra este estado intermedio de metilación y cómo está dirigido al lugar correcto en el momento no se conoce todavía. Aquí, demostramos que la histona H3K9 metiltransferasa SetDB1 se asocia con el específico de la heterocromatina proteína 1alpha (HP1alpha)-Asamblea de cromatina factor 1 (CAF1) acompañante complejo. Este complejo monomethylates K9 en no nucleosomal histona H3. Por lo tanto, el complejo HP1alpha-CAF1-SetDB1 heterochromatic probablemente proporciona H3K9me1 para posterior trimetilación de Suv39H1/H2 en regiones pericentric. La conexión del CAF1 con la replicación del ADN, HP1alpha con la formación de heterocromatina y SetDB1 para H3K9me1 sugieren un mecanismo altamente coordinado para asegurar la propagación de H3K9me3 en la heterocromatina pericentric durante la replicación del ADN.

El H2BK123Rgument

El descubrimiento del trans-Reglamento de la metilación de H3K4 histona por ubiquitinación de histonas H2BK123 genera mucho entusiasmo en el campo de la biología de la cromatina. Recientemente, la veracidad de este ejemplo de diafonía entre modificaciones de las histonas en levadura fue recusado (Foster y Downs, 2009. J. Cell Biol doi:10.1083/jcb.200812088) pero al final volvió a confirmar en un estudio en este tema (Nakanishi et al., 2009. J. Cell Biol doi:10.1083/jcb.200906005).

Gcn5 Y SAGA Regulan Shelterin Mantenimiento De Facturación Y Telómeros De Proteína

Histona Acetiltransferasas (sombreros) juegan papeles importantes en la regulación génica y ADN reparar por influir en la accesibilidad de la cromatina a factores de transcripción y proteínas de reparación. Aquí, demostramos que la supresión de Gcn5 conduce a disfunción de telómeros en células humanas y de ratón. Estudios bioquímicos revelan que agotamiento de Gcn5 o específicos de ubiquitina proteasa 22 (Usp22), que es otro componente bona fide de la SAGA que contienen Gcn5 compleja, aumenta la ubiquitinación y facturación de TRF1, componente primario del refugio telomérica complejo. Inhibición del proteasoma o sobreexpresión de USP22 se opone a ello. El módulo de deubiquitinating de USP22 requiere asociación con complejos de la SAGA para la actividad, y encontramos que el agotamiento de Gcn5 compromete esta asociación en células de mamíferos. Así, nuestros resultados indican que la Gcn5 regula los niveles de TRF1 a través de efectos sobre la actividad de la Usp22 y la integridad de la SAGA.

Reglamento Del Factor De Transcripción De Osteoblastos Específicos Osterix Por NO66, Un Jumonji Histona Familia Demetilasa

Osterix (Osx) es un factor de transcripción de osteoblastos específicos necesario para la formación de osteoblastos diferenciación y hueso. OSX nulos ratones desarrollan un esqueleto de cartílago normal pero no al hueso de forma y expresar genes marcadores específicos de osteoblastos. Para entender mejor el control de la regulación transcripcional por Osx, identificamos proteínas de interacción con Osx usando el enfoque de la proteómica. Aquí, Divulgamos que un Jumonji C (JmjC)-dominio que contiene la proteína, llamada NO66, directamente interactúa con Osx e inhibe la activación mediada por Osx promotor. La caída de NO66 en células preosteoblast provocó la diferenciación de osteoblastos acelerada y mineralización y estimuló notablemente la expresión de genes diana de Osx. Una actividad de JmjC-dependiente histona demetilasa fue exhibida por NO66, que era específico para H3K4me y H3K36me in vitro e in vivo, y esta actividad era necesaria para la regulación de promotores específicos de osteoblastos. Durante la diferenciación inducida por BMP-2 de preosteoblasts, disminuido NO66 ocupación se correlaciona con mayor ocupación de Osx en promotores de Osx-objetivo. Nuestros resultados indican que las interacciones entre NO66 y Osx regulan genes Osx-Diana en osteoblastos modulando Estados de metilación de histonas.

R Loops Estimular La Inestabilidad Genética De Repeticiones CTG.CAG

Transcripción estimula la inestabilidad genética de las secuencias de repetición de trinucleótidos. Sin embargo, los mecanismos que conducen a la transcripción dependiente de la variación de la longitud de repetición no son claras. Se demuestra, utilizando enfoques genéticos y bioquímicos, que la formación de híbridos estables RNA.DNA aumenta la inestabilidad de CTG.CAG extensiones de repetición. En in vitro transcritos CG-ricos secuencias de repetición, a diferencia de ricos repite y secuencias no repetitivos, forma estable, ribonucleasa A-resistentes estructuras. Estos híbridos RNA.DNA se eliminan por tratamiento ribonucleasa H. La mutación en el gen rnhA1 que disminuye la actividad de la ribonucleasa HI estimula la inestabilidad de CTG.CAG repite en E. coli. Es importante destacar que el efecto de la ribonucleasa agotamiento HI en la inestabilidad de repetición requiere transcripción activa. También mostró que la transcripción dependiente de la inestabilidad de repetición CTG.CAG en las células humanas es estimulada por siRNA desmontables de RNasa H1 y H2. Además, hemos utilizado modificación bisulfito, que detecta una sola cadena de ADN, para demostrar que la cadena de ADN en nontemplate repite CTG.CAG transcritos permanece parcialmente monocatenario en el ADN genómico humano, lo cual indica que es desplazado por un híbrido RNA.DNA . Estos estudios demuestran que los híbridos persistentes entre la naciente transcripción de ARN y la cadena molde de ADN en los tractos CTG.CAG promover la inestabilidad de repeticiones de trinucleótidos ADN.

Múltiples Caras De La SAGA Complejo

La SAGA compleja proporciona un paradigma para múltiples subunidades histona modificar complejos. Aunque primero se caracteriza como una histona acetiltransferasa, debido a la subunidad Gcn5, SAGA ahora se sabe que contienen una segunda actividad, una deubiquitinase de las histonas, así como subunidades importantes para las interacciones con activadores transcripcionales y los mecanismos generales de la transcripción. Las funciones de la SAGA en la activación transcripcional están bien establecidas en Saccharomyces cerevisiae. Estudios recientes en S. pombe, Drosophila y sistemas de mamíferos revelan que la SAGA tiene también funciones importantes en la elongación de la transcripción, la regulación de la estabilidad de la proteína y mantenimiento de los telómeros. Estas funciones son esenciales para el desarrollo del embrión normal en ratones y moscas y mutaciones o alteración la expresión de correlato de subunidades SAGA con enfermedad neurológica y cánceres agresivos en los seres humanos.

Diferentes Roles De H3K9ac GCN5/PCAF-mediada Y CBP/p300-mediada H3K18/27ac En La Transactivación Del Receptor Nuclear

Histona Acetiltransferasas (sombreros) GCN5 y PCAF (GCN5/PCAF) y CBP y p300 (CBP/p300) son coactivadores de transcripción. Sin embargo, queda claro cómo estas dos familias distintas de sombreros regulan la activación del gene. A continuación, os mostramos supresión de GCN5/PCAF en células específicamente y dramáticamente reduce la acetilación de histonas H3K9 (H3K9ac) y eliminación de CBP/p300 específicamente y dramáticamente reduce la acetylations en H3K18 y H3K27 (H3K18/27ac). Un ligando para el receptor nuclear (NR) PPARδ induce enriquecimiento secuencial de H3K18/27ac, ARN polimerasa II (Pol II) y H3K9ac en PPARδ Angptl4 promotor del gen, que se correlaciona con una expresión de Angptl4 robusta de destino. Inhibición de la elongación de la transcripción bloquea H3K9ac inducida por ligando, pero no H3K18/27ac, sobre el promotor Angptl4. Finalmente, nos muestran GCN5/PCAF y H3K9ac GCN5/PCAF-mediada correlato con, pero son sorprendentemente prescindibles para, activación de genes objetivo NR. En cambio, CBP/p300 y sus actividades de sombrero son esenciales para reclutamiento de Pol II inducida por ligando en y activación de genes diana NR. Estos resultados destacan las especificidades del sustrato y sitio de sombreros en las células, demuestran los diferentes roles de GCN5/PCAF- y acetylations de histonas CBP/p300-mediada en la activación del gene y sugieren un papel importante de CBP/p300-mediada H3K18/27ac en transcripción NR-dependiente.

Proteína-arginina Metiltransferasa 1 (PRMT1) Son Methylates Ash2L, Un Componente Compartido De Complejos De H3K4 De Mamíferos Histona Metiltransferasa

Múltiples enzimas y complejos enzimáticos coordinadamente regulan la adición y eliminación de modificaciones post-traduccionales de proteínas histonas. La oncoproteína Ash2L es un componente de la leucemia de linaje mixto complejos de metiltransferasa (MLL) miembros de la familia 1-4, Setd1A y Setd1B mamíferos histona H3K4 y es esencial para mantener la trimetilación global de la histona H3K4. Sin embargo, el Reglamento de estos complejos en el plano de la expresión y la actividad sigue mal entendida. En este informe, demostramos que la Ash2L es metilado en residuos de arginina tanto in vitro como en las células. Encontramos que ambos metiltransferasas de proteína-arginina 1 y 5 metilato Arg-296 dentro de Ash2L. Estos resultados son los primeros en demostrar que modificaciones post-traduccionales ocurren en la proteína Ash2L y proporcionan un nuevo ejemplo de la diafonía entre los complejos de enzima modificadores de la cromatina.

Ubp8 Y SAGA Regulan La Actividad De La Quinasa Snf1 AMP

Modificaciones postraduccionales de proteínas histonas desempeñan papeles importantes en la modulación de la expresión génica. El complejo SAGA (Spt-Ada-Gcn5) 2-MDa de Saccharomyces cerevisiae (levadura), un modificador de la histona múltiples subunidades estudiados, regula la expresión génica mediante la acetilación de histonas mediada por Gcn5 y deubiquitination de histonas mediada por Ubp8. Usando un enfoque de la proteómica, determinamos que el complejo de la SAGA también deubiquitinates proteínas de nonhistone, incluyendo Snf1, una quinasa activada por AMP. Deubiquitination Ubp8-mediada de Snf1 afecta al estado de estabilidad y de la fosforilación de Snf1, afectando la actividad quinasa Snf1. Otras personas han reportado que la Gal83 es fosforilado por Snf1, y encontramos que eliminación de causas de UBP8 disminuyó fosforilación de Gal83, que es consistente con los efectos de la pérdida de Ubp8 en funciones de quinasa Snf1. En general, nuestros datos indican que la SAGA modula las modificaciones post-traduccionales de Snf1 para ajustar los niveles de expresión génica.

Hiperexpansión De Repeticiones GAA Afecta De Iniciación Posterior a Pasos De Transcripción FXN En La Ataxia De Friedreich

La ataxia de Friedreich (FRDA) es causada por la expansión de las repeticiones GAA bialélicas que conducen a la silenciamiento transcripcional de la frataxina (FXN) de genes. El mecanismo exacto molecular de inhibición de la expresión FXN no está claro. Aquí, se analizan los efectos de repeticiones GAA hyperexpanded sobre el estado de la transcripción y modificaciones de la cromatina proximal y distal a las repeticiones GAA. Utilizando la cromatina inmunoprecipitación y PCR cuantitativa que hemos detectado cambios significativos en el paisaje cromatina en células FRDA relativos a las células de control aguas abajo del promotor, especialmente en la vecindad del tracto GAA. En esta región, GaAs hyperexpanded indujo una constelación particular de las modificaciones de histonas típicamente asociados con la heterocromatina-como las estructuras. Similares cambios epigenéticos se observaron en reportero GFP construcción que contiene 560 repeticiones GAA. Asimismo, se observó niveles similares de FXN pre-mRNA en una región aguas arriba de repeticiones GAA hyperexpanded en FRDA y control de las células, lo que indica una eficiencia similar de la iniciación de la transcripción. Se demostró además que las modificaciones de histonas asociadas con hyperexpanded repeticiones GAA son independientes de la iniciación y progresión de la transcripción. Nuestros datos proporcionan una fuerte evidencia de que FXN deficiencia en pacientes de FRDA resultados de un bloque de transición de iniciación a un alargamiento productivo de la transcripción FXN debido a heterocromatina similares a las estructuras formadas en la proximidad de las GaAs hyperexpanded.

USP22 Regula La Proliferación Celular Por Deubiquitinating El Regulador Transcripcional FBP1

Proteasa específica de ubiquitina 22 (USP22) ediciones la histona código por deubiquitinating H2A y H2B como parte del complejo mamífero SAGA (Spt-Ada-Gcn5) y es necesaria para la regulación transcripcional y la progresión del ciclo celular normal. Aquí, demostramos que la USP22 afecta a la expresión de p21 alterando elemento lejos río arriba (fusible)-binding protein 1 (FBP1) ubiquitinación, ablación de USP22 conduce a aumentado FBP1 ubiquitinación y disminuido FBP1 ocupación de proteína en el gen p21. Sorprendentemente, mayor poliubiquitina de FBP1 no altera su estabilidad de la proteína, pero en cambio modula la contratación estable de FBP1 a lugares geométricos del destino. Nuestros resultados indican un mecanismo por el cual USP22 regula la tumorigénesis y proliferación celular.

Cromatina Señalización a Cinetocoros: Transregulation De Dam1 Metilación Por Ubiquitinación Histona H2B

Histona trimetilación de H3K4 por la familia Set1/MLL de proteínas proporciona un sello para la actividad transcripcional de la levadura a los seres humanos. En S. cerevisiae, H3K4 metilación está mediada por la brújula que contienen Set1 compleja y está regulada en trans por ubiquitinación previo de la histona H2BK123. Todos los eventos que regulan la H2BK123ub y H3K4me se piensan para ocurrir en promotores de genes. Aquí divulgamos que esta vía es indispensable para la metilación del sólo otro conocido sustrato de Set1, K233 en Dam1, en cinetocoros. Eliminación de miembros complejos RAD6, BRE1 o Paf1 suprime Dam1 metilación, como mutación de H2BK123. Nuestros resultados demuestran que la metilación mediada por Set1 está regulada por un camino general independientemente del sustrato que se compone de factores reguladores transcripcionales funcionamiento independientemente de transcripción. Por otra parte, nuestros datos identifican un nodo de diafonía reglamentaria en el transporte entre una modificación de las histonas y modificación en una proteína nonhistone, demostrando que cambiar Estados de cromatina puede indicar cambios funcionales en otras proteínas celulares esenciales y maquinarias.

Pérdida De Función Gcn5 Acelera La Degeneración Cerebelosa Y Retiniana En Un Modelo Murino De SCA7

Ataxia espinocerebelosa tipo 7 (SCA7) es una enfermedad neurodegenerativa causada por la extensión de una repetición de CAG codificación un tracto de poliglutaminas en ATXN7, un componente de la SAGA histona acetiltransferasa (sombrero) complejo. Anteriores estudios proporcionaron pruebas contradictorias sobre los efectos de la poliQ-ATXN7 sobre la actividad de Gcn5, la subunidad catalítica del sombrero de la SAGA. Aquí, Divulgamos que reducir la expresión Gcn5 acelera la degeneración cerebelosa tanto retiniana en un modelo murino de SCA7. Eliminación de Gcn5 en Purkinje células en los ratones que expresaban wild-type (wt) Atxn7, sin embargo, causa sólo ataxia suave y no conduce a la mortalidad temprana en los ratones SCA7. Expresión reducida de Gcn5 fuertemente mejora retinopatía en SCA7 ratones, pero no afecta los objetivos transcripcionales conocidos de Atxn7, como expresión de estos genes no se altera aún más por el agotamiento de Gcn5. Estos resultados demuestran que la pérdida de las funciones de Gcn5 puede contribuir a la hora de inicio y la gravedad de SCA7 fenotipos y sugieren que las funciones no-transcripcionales de la SAGA pueden desempeñar un papel en la neurodegeneración en esta enfermedad.

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