E2F - E2F

E2F - это группа генов, кодирующих семейство факторов транскрипции (TF) у высших эукариот . Три из них являются активаторами: E2F1, 2 и E2F3a. Шесть других действуют как подавители: E2F3b, E2F4-8. Все они участвуют в регуляции клеточного цикла и синтезе ДНК в клетках млекопитающих . E2F в качестве TF связываются с консенсусным сайтом связывания TTTCCCGC (или небольшими вариациями этой последовательности) в целевой последовательности промотора .

Семья E2F

Схематическая диаграмма аминокислотных последовательностей членов семейства E2F ( N-конец слева, C-конец справа) с выделением относительного расположения функциональных доменов внутри каждого члена:

Члены семьи Легенда
E2F family member.png
  • cyc A - Циклин A связывающий домен
  • ДНК - ДНК-связывающий домен
  • DP1,2 - домен для димеризации с DP1 , 2
  • ТА - домен активации транскрипции
  • PB - карманный белок, связывающий домен

Гены

Последовательности мРНК E2F1 или белка E2F1 человека Homo sapiens из базы данных белков и нуклеотидов NCBI .

Состав

Рентгеноструктурный анализ показал, что семейство факторов транскрипции E2F имеет складку, аналогичную ДНК-связывающему мотиву крылатой спирали .

Роль в клеточном цикле

Обзор путей передачи сигналов, участвующих в апоптозе .

Члены семейства E2F играют главную роль во время перехода G1 / S в клеточном цикле млекопитающих и растений (см. Путь клеточного цикла KEGG ). Анализ ДНК-микрочипов выявляет уникальные наборы целевых промоторов среди членов семейства E2F, что позволяет предположить, что каждый белок играет уникальную роль в клеточном цикле. Среди транскрипционных мишеней E2F есть циклины , CDK , регуляторы контрольных точек, белки репарации и репликации ДНК . Тем не менее, среди членов семьи наблюдается значительная избыточность. Эмбрионы мыши, лишенные E2F1, E2F2 и одной из изоформ E2F3, могут нормально развиваться, когда экспрессируется E2F3a или E2F3b.

Семейство E2F обычно делится на две группы по функциям: активаторы транскрипции и репрессоры. Активаторы, такие как E2F1, E2F2, E2F3a, стимулируют и помогают проводить клеточный цикл, в то время как репрессоры ингибируют клеточный цикл. Тем не менее, оба набора E2F имеют похожие домены. E2F1-6 имеет домен гетеродимеризации DP1,2, который позволяет им связываться с DP1 или DP2, белками, отдаленно родственными E2F. Связывание с DP1,2 обеспечивает второй сайт связывания ДНК, повышая стабильность связывания E2F. Большинство E2F имеют домен связывания карманного белка . Карманные белки, такие как pRB и родственные белки p107 и p130, могут связываться с E2F при гипофосфорилировании. Было показано, что в активаторах связывание E2F с pRB маскирует домен трансактивации, ответственный за активацию транскрипции. В репрессорах E2F4 и E2F5 связывание карманного белка (чаще p107 и p130, чем pRB) опосредует рекрутирование репрессионных комплексов, чтобы заглушить гены-мишени. E2F6, E2F7 и E2F8 не имеют сайтов связывания карманных белков, и их механизм сайленсинга генов неясен. Cdk4 (6) / циклин D и cdk2 / циклин E фосфорилируют pRB и родственные карманные белки, позволяя им отделиться от E2F. Белки-активаторы E2F могут затем транскрибировать гены, способствующие S-фазе. В клетках REF52 сверхэкспрессия активатора E2F1 способна подтолкнуть покоящиеся клетки в S-фазу. Хотя репрессоры E2F4 и 5 не изменяют пролиферацию клеток, они опосредуют арест G1.

Уровни активатора E2F циклические, с максимальной экспрессией во время G1 / S. Напротив, репрессоры E2F остаются постоянными, особенно потому, что они часто экспрессируются в покоящихся клетках. В частности, E2F5 экспрессируется только в терминально дифференцированных клетках мышей. Баланс между репрессором и активатором E2F регулирует развитие клеточного цикла. Когда белки семейства активаторов E2F нокаутированы, репрессоры становятся активными, чтобы ингибировать гены-мишени E2F.

Комплексы E2F / pRb

В Rb - супрессор белка (PRB) связывается с фактором транскрипции E2F1 предотвращая его взаимодействие с механизмами транскрипции клетки. В отсутствие pRb E2F1 (вместе со своим партнером по связыванию DP1) опосредует трансактивацию генов-мишеней E2F1, которые облегчают переход G1 / S и S-фазу. E2F нацелен на гены, которые кодируют белки, участвующие в репликации ДНК (например, ДНК-полимераза , тимидинкиназа , дигидрофолатредуктаза и cdc6 ), и хромосомную репликацию (белок, связывающий начало репликации HsOrc1 и MCM5 ). Когда клетки не пролиферируют, сайты связывания ДНК E2F вносят вклад в репрессию транскрипции. Эксперименты по футпринтингу in vivo, проведенные на промоторах Cdc2 и B-myb, продемонстрировали, что E2F занимает место связывания ДНК во время G0 и в начале G1, когда E2F находится в репрессивных транскрипционных комплексах с белками карманов.

pRb является одной из мишеней онкогенного белка E7 вируса папилломы человека и белка E1A аденовируса человека . Связываясь с pRB, они останавливают регуляцию факторов транскрипции E2F и запускают клеточный цикл, обеспечивая репликацию вирусного генома.

Активаторы: E2F1, E2F2, E2F3a

Активаторы максимально экспрессируются в конце G1 и могут быть обнаружены в ассоциации с промоторами, регулируемыми E2F, во время перехода G1 / S. Активация генов E2F-3a следует за стимуляцией фактора роста и последующим фосфорилированием белка ретинобластомы, ингибитора E2F, pRB . Фосфорилирование из PRB инициируется циклин D / cdk4 , CDK6 сложной и продолженного циклин E / CDK2. Сам циклин D / cdk4,6 активируется сигнальным путем MAPK .

При связывании с E2F-3a, pRb может напрямую репрессировать гены-мишени E2F-3a путем привлечения комплексов ремоделирования хроматина и модифицирующих гистонов активностей (например, гистондеацетилазы, HDAC ) на промотор.

Ингибиторы: E2F3b, E2F4, E2F5, E2F6, E2F7, E2F8.

  • E2F3b, E2F4, E2F5 экспрессируются в покоящихся клетках и могут быть обнаружены связанными с E2F-связывающими элементами на промоторах-мишенях E2F во время G0-фазы. E2F-4 и 5 предпочтительно связываются с p107 / p130.
  • E2F-6 действует как репрессор транскрипции, но посредством отдельного, независимого от карманного белка способа. E2F-6 опосредует репрессию путем прямого связывания с белками поликомб-группы или посредством образования большого мультимерного комплекса, содержащего белки Mga и Max.
  • Гены-репрессоры E2F7 / E2F8, расположенные на хромосоме 7, являются факторами транскрипции, ответственными за регуляцию клеточного цикла, кодирующую белок. Вместе они необходимы для развития неповрежденной, организованной и функциональной структуры плаценты во время эмбрионального развития. Хотя конкретные молекулярные пути остаются неизвестными, исследователи использовали мышей cre, специфичных для плацентарного и фетального происхождения, для определения функций синергических генов E2F7 и E2Fhe8. Нокаутные мыши, лишенные E2F7 и E2F8, приводят к аномальной пролиферации трофобластов, сопровождаемой развитым клеточным апоптозом. Фенотипически плацента представляет собой нарушения клеточной архитектуры, включающие большие кластеры недифференцированных трофобластических клеток, которые не смогли проникнуть в децидуальную оболочку матери. Белки E2F7 и E2F8 могут функционировать как репрессоры независимо от взаимодействия DP. Они уникальны тем, что имеют дублированный консервативный E2F-подобный ДНК-связывающий домен и не имеют домена димеризации DP1,2. Они также, по-видимому, играют роль в ангиогенезе через активацию фактора роста эндотелия сосудов А. При использовании рыбок данио были обнаружены серьезные сосудистые дефекты головы и соматических сосудов, когда у животных истощались E2F7 и E2F8. Противодействующая E2F3a, была обнаружена транскрипционная программа, которая функционирует через координацию множества генов в семействе E2F, чтобы гарантировать правильное развитие плаценты.

Транскрипционные цели

  • Клеточный цикл: CCNA1,2, CCND1,2, CDK2 , MYB, E2F1,2,3, TFDP1, CDC25A
  • Отрицательные регуляторы: E2F7, RB1 , TP107, TP21
  • КПП: TP53 , BRCA1 , 2, BUB1
  • Апоптоз: TP73, APAF1, CASP3 , 7,8, MAP3K5,14
  • Синтез нуклеотидов: тимидинкиназа (tk), тимидилатсинтаза (ts), DHFR
  • Ремонт ДНК: BARD1, RAD51, UNG1,2, FANCA, FANCC, FANCJ
  • Репликация ДНК: PCNA , гистон H2A, ДНК pol и , RPA1,2,3, CDC6, MCM2,3,4,5,6,7

Смотрите также

Рекомендации

Внешние ссылки