Zidentyfikowano demetylazę histonową
Marcin Kawa | 2005-12-21
Naukowcy z University of North Carolina wyizolowali nowe białko, nazwane JHDM1A, które jest w stanie usuwać grupę metylową z histonu H3. Przez to może zmieniać aktywność genów poprzez odwracanie molekularnej modyfikacji, poprzednio uważanej za trwałą. Wyniki badań zostały opublikowane on-line w serwisie Nature.
Histony są zasadowymi białkami, na które nawinięta jest cząsteczka DNA. Umożliwia to upakowanie DNA w jądrze. Cztery z nich: H2A, H2B, H3 i H4 występujących po dwie cząsteczki tworząc oktamer histonowy, i z nawiniętym na niego fragmentem DNA oraz histonem H1 ("łącznikowym") tworzą nukleosom. Nukleosom jest główną powtarzającą się cząsteczką tworzącą chromatynę (widoczny w interfazie pod mikroskopem elektronowym jako "koraliki na sznurku").
"Ludzki genom jest tak ciasno upakowany w jądrze, że gdybyśmy DNA pojedynczej komórki rozwinęli to łańcuch miałby około dwóch metrów długości" - powiedział Dr. Yi Zhang, główny autor badań. "Histony są konieczne do upakowania DNA, tak aby zmieściło się wewnątrz jądra komórki".
Struktura nukleosomów ma wpływ na procesy zachodzące z udziałem DNA. Szczególnie dotyczy to transkrypcji, gdzie czynniki inicjujące i białka regulatorowe mają utrudniony dostęp do ściśle przylegającego łańcucha DNA do oktameru histonowego. Ponieważ histony bardzo dokładnie łączą się z DNA to nawet ich drobne modyfikacje mogą mieć głębokie skutki w aktywności genów położonych w pobliżu. W zależności od miejsca modyfikacji oraz, w przypadku metylacji od ilości dodawanych grup metylowych, ich obecność poprzez regulację dostępu do łańcucha DNA może włączać, lub wyłączać dany gen.
Pierwszy enzym, który usuwał grupy metylowe od histonów, domniemana demetylaza histonowa, został wyizolowany w ubiegłym roku. Był to wielki przełom w badaniach nad modyfikacją histonu. Jednak enzym ten, nazwany LSD1, nie usuwał grup trójmetylowych, jak i nie występował u drożdży piekarskich, u których to metylacja histonów jest obecna.
Naukowcom udało się wyizolować białka, które potencjalnie mogłyby odłączać od histonów grupy metylowe wewnątrz probówki. W rezultacie udało się zidentyfikować nowe białko JHDM1A (nazwa od: JmjC histone demethylase 1A). Podobne białko występuje też u drożdży piekarskich, także jest wstanie odłączać grupy trójmetylowe.
JmjC jest tylko fragmentem większego kompleksu białkowego JHDM1A, odpowiadającym za aktywność demetylującą. Naukowcy pokazali, że zniszczenie JmjC uniemożliwia JHDM1A przeprowadzenie demetylacji.
Okazało się także, że fragmenty o podobnej strukturze do JmjC mogą występować u ponad 100 bardzo różnych organizmów, jak bakterie i ludzie. Sugeruje to, że może być wiele innych białek mogących przeprowadzać demetylację histonów, czy innych białek. Znaczeń odkrycia może być tak dużo jak białek zawierających domenę JmjC. Na przykład, wypadanie włosów jest związane z mutacją w domenie JmjC "bezwłosego" białka (hairless protein), prawdopodobnie w wyniku wad w usuwaniu histonowych grup metylowych.
Źródło: Eurekalert