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ATP 依赖型染色质重构

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通路描述:

转录、DNA 复制和修复期间,染色质结构被连续修饰,从而暴露特定基因区域,并使 DNA 互作酶进入 DNA。依赖于 ATP 的染色质重构复合体会利用 ATP 水解的能量来重新定位、组装、迁移和重组核小体,从而改变染色质结构。这些复合体存在一个保守的 SNF2 样催化 ATP 酶亚基,该亚基属于以下四个家族中的一个:SWI/SNF、CHD/Mi-2、ISWI/SNF2L 和 INO80。依赖于 ATP 的染色质重构物在发育、癌症和干细胞生物学中发挥关键作用。

哺乳动物转换/蔗糖不发酵 (SWI/SNF) 家族也称 BAF 复合体(Brg/Brm 相关因子),被认为能改变核小体定位和结构,从而调控基因表达。SWI/SNF 复合体的 ATP 酶亚基是 BRM 或 BRG1;这些分子还包含结合乙酰化赖氨酸残基的溴结构域。BAF 复合体存在于各种细胞特异性、最近确定的、疾病特异性的异源构型中,每种构型共含有 12-14 个亚基,但始终包括核心亚基 BRM、或 BRG1、BAF170、BAF155 和 BAF47(也称 hSNF5)。这些构型会在细胞命运决定期间发生变化,例子包括胚胎干细胞中的 esBAF、神经元祖细胞中的 npBAF,以及分裂期后神经元中的 nBAF,它们每个均含特定亚基构型。这些编码 BAF 复合体组分的基因在超过 20% 的人癌细胞中会发生突变,并且已成为集中抗癌努力工作的中心。

染色质域解旋酶 DNA 结合 (CHD) ATP 酶家族有一个标签染色质域,它会结合甲基化赖氨酸残基。这个家族的 ATP 酶亚基包括 CHD1-9。但因其在核小体重构和脱乙酰酶 (NuRD) 复合体中发挥作用,对 CHD3 和 4 的特征鉴定最为广泛。较大的多亚基 NuRD 复合体含有 HDAC1 和 2 种蛋白,结合具有组蛋白脱乙酰酶活性的 ATP 依赖性染色质重构,从而在胚胎发育和癌症期间调节转录激活和抑制。

模拟转换 (ISWI) 家族可调控核小体滑动和间隙。ISWI 复合体中的催化 ATP 酶是 SNF2L 或 SNF2H,可将 1-3 个辅亚基组装成为 7 独特的复合体。该家族的创始成员核小体重构因子 (NuRF) 含有 SNF2L,并且是发育期间基因激活所必需的。

人 INO80 家族中的 ATP 酶包括 INO80、Tip60 和 SRCAP,它们可组装成为较大的多亚基复合体,以将变异的组蛋白交换成为染色质结构。人 INO80 会驱逐核小体来辅助修复双链断裂,从而让修复因子进入 DNA。

主要文献:

非常感谢丹娜法伯癌症研究院、哈佛大学医学院以及麻省理工学院-哈佛大学博德研究所的 Cigall Kadoch 博士审阅本图表。

创建于 2018 年 2 月

修订于 2019 年 10 月

乙酰化酶
代谢酶
接头蛋白
甲基转移酶或 G 蛋白
凋亡/自噬调节分子
磷酸酶
细胞周期调节分子
蛋白复合体
脱乙酰酶或细胞骨架蛋白
受体
生长因子/细胞因子/发育蛋白
转录因子或翻译因子
GTP 酶/GAP/GEF
泛素/SUMO 连接酶或去泛素化酶
激酶
其他
 
直接刺激修饰
直接刺激修饰
转录性刺激修饰
转录刺激
直接抑制修饰
直接抑制修饰
转录抑制
转录抑制
多级刺激修饰
多级刺激修饰
亚基结合
亚基结合
多级抑制修饰
多级抑制修饰
转位
转位
暂时性刺激修饰
暂时性刺激修饰
亚基或裂解活化产物的分离
亚基或裂解活化产物的分离
暂时性抑制修饰
暂时性抑制修饰
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