El miembro X de la familia de histonas H2A (generalmente abreviado como H2AX ) es un tipo de proteína histona de la familia H2A codificada por el gen H2AFX . Una forma fosforilada importante es γH2AX (140S), que se forma cuando aparecen roturas de doble hebra.
H2AX | |||||||||||||||||||||||||
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Identificadores | |||||||||||||||||||||||||
Alias | H2AX , H2A.X, H2A / X, H2A miembro de la familia de histonas X, histona variante H2A.X, H2AFX | ||||||||||||||||||||||||
Identificaciones externas | OMIM : 601772 MGI : 102688 HomoloGene : 134201 GeneCards : H2AX | ||||||||||||||||||||||||
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Ortólogos | |||||||||||||||||||||||||
Especies | Humano | Ratón | |||||||||||||||||||||||
Entrez |
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Ubicación (UCSC) | Crónicas 11: 119,09 - 119,1 Mb | Crónicas 9: 44,33 - 44,34 Mb | |||||||||||||||||||||||
Búsqueda en PubMed | [3] | [4] | |||||||||||||||||||||||
Wikidata | |||||||||||||||||||||||||
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En los seres humanos y otros eucariotas , el ADN se envuelve alrededor de octámeros de histonas, que consisten en histonas centrales H2A, H2B , H3 y H4 , para formar cromatina . El H2AX contribuye a la formación de nucleosomas , la remodelación de la cromatina y la reparación del ADN , y también se utiliza in vitro como un ensayo de roturas de doble cadena en el ADN bicatenario .
Formación de γH2AX
El H2AX se fosforila en la serina 139, luego se llama γH2AX, como una reacción en las roturas de la doble hebra del ADN (DSB) . Las quinasas de la familia PI3 ( Ataxia telangiectasia mutada , ATR y DNA-PKcs) son las responsables de esta fosforilación, especialmente ATM. La modificación puede ocurrir accidentalmente durante el colapso de la horquilla de replicación o en respuesta a la radiación ionizante, pero también durante procesos fisiológicos controlados como la recombinación V (D) J. γH2AX es un objetivo sensible para observar los DSB en las células. Sin embargo, la presencia de γH2AX por sí sola no es la evidencia de los DSB. [5] El papel de la forma fosforilada de la histona en la reparación del ADN está en discusión, pero se sabe que debido a la modificación, el ADN se vuelve menos condensado, lo que potencialmente deja espacio para el reclutamiento de proteínas necesarias durante la reparación de los DSB. Los experimentos de mutagénesis han demostrado que la modificación es necesaria para la formación adecuada de focos inducidos por radiación ionizante en respuesta a roturas de doble hebra, pero no es necesaria para el reclutamiento de proteínas en el sitio de los DSB.
Función
Respuesta al daño del ADN
La variante de histona H2AX constituye aproximadamente del 2 al 25% de las histonas H2A en la cromatina de mamíferos. [6] Cuando se produce una ruptura de doble hebra en el ADN, se produce una secuencia de eventos en la que se altera el H2AX.
Muy pronto después de una ruptura de la doble hebra, una proteína específica que interactúa y afecta la arquitectura de la cromatina se fosforila y luego se libera de la cromatina. Esta proteína, la proteína heterocromatina 1 (HP1) -beta ( CBX1 ), se une a la histona H3 metilada en lisina 9 (H3K9me). La liberación de la mitad del máximo de HP1-beta del ADN dañado se produce en un segundo. [7] La liberación de HP1-beta desencadena una alteración dinámica en la estructura de la cromatina. Esta alteración en la estructura de la cromatina promueve la fosforilación de H2AX por ATM , ATR y DNA-PK , [8] permitiendo la formación de γH2AX (H2AX fosforilada en serina 139). γH2AX puede detectarse tan pronto como 20 segundos después de la irradiación de las células (con formación de rotura de doble hebra del ADN), y la mitad de la acumulación máxima de γH2AX ocurre en un minuto. [6] La cromatina con γH2AX fosforilado se extiende hasta aproximadamente un millón de pares de bases en cada lado de una ruptura de doble hebra del ADN. [6]
MDC1 (mediador de la proteína 1 del punto de control del daño del ADN) luego se une a γH2AX y el complejo γH2AX / MDC1 luego orquesta más interacciones en la reparación de rotura de doble cadena. [9] Las ubiquitina ligasas RNF8 y RNF168 se unen al complejo γH2AX / MDC1, ubiquitilando otros componentes de la cromatina. Esto permite el reclutamiento de BRCA1 y 53BP1 a la cromatina γH2AX / MDC1 larga y modificada. [9] Otras proteínas que se ensamblan de manera estable en la amplia cromatina modificada con γH2AX son el complejo MRN (un complejo proteico que consta de Mre11 , Rad50 y Nbs1 ), RAD51 y la quinasa ATM . [10] [11] Otros componentes de reparación del ADN, como RAD52 y RAD54, interactúan rápida y reversiblemente con los componentes centrales asociados de manera estable con la cromatina modificada con γH2AX. [11] El nivel constitutivo de expresión de γH2AX en células vivas, no tratadas por agentes exógenos, probablemente representa daño del ADN por oxidantes endógenos generados durante la respiración celular. [12]
En remodelación de cromatina
El empaquetado de ADN eucariota en cromatina presenta una barrera para todos los procesos basados en ADN que requieren el reclutamiento de enzimas en sus sitios de acción. Para permitir la reparación del ADN, se debe remodelar la cromatina .
γH2AX, la forma fosforilada de H2AX, participa en los pasos que conducen a la descondensación de la cromatina después de la rotura de la doble hebra del ADN. El γH2AX no causa, por sí mismo, la descondensación de la cromatina, pero dentro de los 30 segundos de la radiación ionizante , la proteína RNF8 puede detectarse en asociación con γH2AX. [13] RNF8 media la descondensación extensa de cromatina, a través de su interacción posterior con CHD4 , [14] un componente de la remodelación de nucleosomas y complejo de desacetilasa NuRD .
γH2AX como ensayo para roturas de doble hebra
Un ensayo para γH2AX generalmente refleja la presencia de roturas de doble hebra en el ADN, aunque el ensayo también puede indicar otros fenómenos menores. [15] Por un lado, la evidencia abrumadora apoya una fuerte correlación cuantitativa entre la formación de focos de γH2AX y la inducción de rotura de doble cadena del ADN después de la exposición a radiación ionizante , basada en rendimientos absolutos y distribuciones inducidas por dosis unitaria. [15] Por otro lado, no sólo la formación de distintos focos de γH2AX, sino también la inducción de señales pan-nucleares de γH2AX se ha informado como una reacción celular a varios factores estresantes distintos de la radiación ionizante. [16] La señal γH2AX es siempre más fuerte en las roturas de la doble hebra del ADN que en la cromatina intacta. [16] Se cree que γH2AX en la cromatina no dañada posiblemente se genere a través de la fosforilación directa de H2AX por las quinasas activadas, lo más probable es que se difunda desde los sitios de daño del ADN.
Interacciones
Se ha demostrado que H2AX interactúa con:
- BARD1 , [17] [18]
- BRCA1 [17] [18] [19]
- Proteína del síndrome de Bloom , [20]
- MDC1 , [21] [22]
- Nibrin , [23] y
- TP53BP1 . [20] [24] [25]
Referencias
- ^ a b c GRCh38: Ensembl release 89: ENSG00000188486 - Ensembl , mayo de 2017
- ^ a b c GRCm38: Ensembl release 89: ENSMUSG00000049932 - Ensembl , mayo de 2017
- ^ "Referencia humana de PubMed:" . Centro Nacional de Información Biotecnológica, Biblioteca Nacional de Medicina de EE. UU .
- ^ "Referencia de PubMed del ratón:" . Centro Nacional de Información Biotecnológica, Biblioteca Nacional de Medicina de EE. UU .
- ^ Cleaver JE, Feeney L, Revet I (2011). "El H2Ax fosforilado no es un marcador inequívoco de roturas de doble hebra de ADN" . Ciclo celular . 10 (19): 3223–4. doi : 10.4161 / cc.10.19.17448 . PMID 21921674 .
- ^ a b c Rogakou EP, Pilch DR, Orr AH, Ivanova VS, Bonner WM (1998). "Las roturas de doble hebra del ADN inducen la fosforilación de la histona H2AX en la serina 139" . J. Biol. Chem . 273 (10): 5858–68. doi : 10.1074 / jbc.273.10.5858 . PMID 9488723 .
- ^ Ayoub N, Jeyasekharan AD, Bernal JA, Venkitaraman AR (2008). "La movilización de HP1-beta promueve cambios de cromatina que inician la respuesta al daño del ADN". Naturaleza . 453 (7195): 682–6. Código bibliográfico : 2008Natur.453..682A . doi : 10.1038 / nature06875 . PMID 18438399 . S2CID 4348736 .
- ^ Furuta T, Takemura H, Liao ZY, Aune GJ, Redon C, Sedelnikova OA, Pilch DR, Rogakou EP, Celeste A, Chen HT, Nussenzweig A, Aladjem MI, Bonner WM, Pommier Y (2003). "Fosforilación de histona H2AX y activación de Mre11, Rad50 y Nbs1 en respuesta a roturas de doble cadena de ADN dependientes de la replicación inducidas por complejos de escisión de topoisomerasa I de ADN de mamíferos" . J. Biol. Chem . 278 (22): 20303–12. doi : 10.1074 / jbc.M300198200 . PMID 12660252 .
- ^ a b Scully R, Xie A (2013). "Funciones de reparación de rotura de doble hebra de histona H2AX" . Mutat. Res . 750 (1–2): 5–14. doi : 10.1016 / j.mrfmmm.2013.07.007 . PMC 3818383 . PMID 23916969 .
- ^ Bekker-Jensen S, Lukas C, Kitagawa R, Melander F, Kastan MB, Bartek J, Lukas J (2006). "Organización espacial de la maquinaria de vigilancia del genoma de mamíferos en respuesta a roturas de cadena de ADN" . J. Cell Biol . 173 (2): 195–206. doi : 10.1083 / jcb.200510130 . PMC 2063811 . PMID 16618811 .
- ^ a b Essers J, Houtsmuller AB, van Veelen L, Paulusma C, Nigg AL, Pastink A, Vermeulen W, Hoeijmakers JH, Kanaar R (2002). "Dinámica nuclear de proteínas de recombinación homóloga del grupo RAD52 en respuesta al daño del ADN" . EMBO J . 21 (8): 2030–7. doi : 10.1093 / emboj / 21.8.2030 . PMC 125370 . PMID 11953322 .
- ^ Tanaka T, Halicka HD, Huang X, Traganos F, Darzynkiewicz Z (2006). "Fosforilación constitutiva de histona H2AX y activación de ATM, los reporteros de daño del ADN por oxidantes endógenos" . Ciclo celular . 5 (17): 1940–5. doi : 10.4161 / cc.5.17.3191 . PMC 3488278 . PMID 16940754 .
- ^ Mailand N, Bekker-Jensen S, Faustrup H, Melander F, Bartek J, Lukas C, Lukas J (2007). "RNF8 ubiquitylates histonas en roturas de doble cadena de ADN y promueve el ensamblaje de proteínas de reparación". Celular . 131 (5): 887–900. doi : 10.1016 / j.cell.2007.09.040 . PMID 18001824 . S2CID 14232192 .
- ^ Luijsterburg MS, Acs K, Ackermann L, Wiegant WW, Bekker-Jensen S, Larsen DH, Khanna KK, van Attikum H, Mailand N, Dantuma NP (2012). "Un nuevo papel no catalítico de la ubiquitina ligasa RNF8 en el desarrollo de la estructura de la cromatina de orden superior" . EMBO J . 31 (11): 2511-27. doi : 10.1038 / emboj.2012.104 . PMC 3365417 . PMID 22531782 .
- ^ a b Rothkamm K, Barnard S, Moquet J, Ellender M, Rana Z, Burdak-Rothkamm S (2015). "Focos de daño del ADN: significado y significado". Reinar. Mol. Mutágeno . 56 (6): 491–504. doi : 10.1002 / em.21944 . PMID 25773265 . S2CID 32371215 .
- ^ a b Meyer B, Voss KO, Tobias F, Jakob B, Durante M, Taucher-Scholz G (2013). "El daño del ADN agrupado induce la fosforilación pan-nuclear de H2AX mediada por ATM y DNA-PK" . Ácidos nucleicos Res . 41 (12): 6109–18. doi : 10.1093 / nar / gkt304 . PMC 3695524 . PMID 23620287 .
- ^ a b Mallery DL, Vandenberg CJ, Hiom K (diciembre de 2002). "Activación de la función ligasa E3 del complejo BRCA1 / BARD1 por cadenas de poliubiquitina" . El diario EMBO . 21 (24): 6755–62. doi : 10.1093 / emboj / cdf691 . PMC 139111 . PMID 12485996 .
- ^ a b Chen A, Kleiman FE, Manley JL, Ouchi T, Pan ZQ (junio de 2002). "Autoubiquitination de la ubiquitina ligasa BRCA1 * BARD1 RING" . La revista de química biológica . 277 (24): 22085–92. doi : 10.1074 / jbc.M201252200 . PMID 11927591 .
- ^ Paull TT, Rogakou EP, Yamazaki V, Kirchgessner CU, Gellert M, Bonner WM (2000). "Un papel fundamental para la histona H2AX en el reclutamiento de factores de reparación a los focos nucleares después del daño del ADN". Biología actual . 10 (15): 886–95. doi : 10.1016 / s0960-9822 (00) 00610-2 . PMID 10959836 . S2CID 16108315 .
- ^ a b Sengupta S, Robles AI, Linke SP, Sinogeeva NI, Zhang R, Pedeux R, Ward IM, Celeste A, Nussenzweig A, Chen J, Halazonetis TD, Harris CC (septiembre de 2004). "Interacción funcional entre la helicasa BLM y 53BP1 en una vía mediada por Chk1 durante la detención de la fase S" . The Journal of Cell Biology . 166 (6): 801-13. doi : 10.1083 / jcb.200405128 . PMC 2172115 . PMID 15364958 .
- ^ Stewart GS, Wang B, Bignell CR, Taylor AM, Elledge SJ (febrero de 2003). "MDC1 es un mediador del punto de control de daños en el ADN de mamíferos". Naturaleza . 421 (6926): 961–6. Código Bibliográfico : 2003Natur.421..961S . doi : 10.1038 / nature01446 . PMID 12607005 . S2CID 4410773 .
- ^ Xu X, Stern DF (octubre de 2003). "NFBD1 / MDC1 regula la formación de foco inducida por radiación ionizante por factores de reparación y señalización de puntos de control de ADN". Revista FASEB . 17 (13): 1842–8. doi : 10.1096 / fj.03-0310com . PMID 14519663 . S2CID 24870579 .
- ^ Kobayashi J, Tauchi H, Sakamoto S, Nakamura A, Morishima K, Matsuura S, Kobayashi T, Tamai K, Tanimoto K, Komatsu K (octubre de 2002). "NBS1 se localiza en focos γH2AX a través de la interacción con el dominio FHA / BRCT". Biología actual . 12 (21): 1846–51. doi : 10.1016 / s0960-9822 (02) 01259-9 . PMID 12419185 . S2CID 10686827 .
- ^ Fernandez-Capetillo O, Chen HT, Celeste A, Ward I, Romanienko PJ, Morales JC, Naka K, Xia Z, Camerini-Otero RD, Motoyama N, Carpenter PB, Bonner WM, Chen J, Nussenzweig A (diciembre de 2002). "Activación del punto de control G2-M inducida por daño del ADN por histona H2AX y 53BP1". Biología celular de la naturaleza . 4 (12): 993–7. doi : 10.1038 / ncb884 . PMID 12447390 . S2CID 12380387 .
- ^ Ward IM, Minn K, Jorda KG, Chen J (mayo de 2003). "La acumulación de la proteína de control 53BP1 en las roturas del ADN implica su unión a la histona H2AX fosforilada" . La revista de química biológica . 278 (22): 19579–82. doi : 10.1074 / jbc.C300117200 . PMID 12697768 .
Otras lecturas
- Redon C, Pilch D, Rogakou E, Sedelnikova O, Newrock K, Bonner W (abril de 2002). "Variantes de histona H2A H2AX y H2AZ". Opinión Actual en Genética y Desarrollo . 12 (2): 162–9. doi : 10.1016 / S0959-437X (02) 00282-4 . PMID 11893489 .
- Fernández-Capetillo O, Lee A, Nussenzweig M, Nussenzweig A (2005). "H2AX: la histona guardiana del genoma" . Reparación de ADN . 3 (8–9): 959–67. doi : 10.1016 / j.dnarep.2004.03.024 . PMID 15279782 .
- Mannironi C, Bonner WM, Hatch CL (noviembre de 1989). "H2A.X., una isoproteína de histona con una secuencia C-terminal conservada, está codificada por un nuevo ARNm con señales de procesamiento de tipo de replicación de ADN y poliA 3 '" . Investigación de ácidos nucleicos . 17 (22): 9113–26. doi : 10.1093 / nar / 17.22.9113 . PMC 335118 . PMID 2587254 .
- Banerjee S, Smallwood A, Hultén M (febrero de 1995). "Reorganización dependiente de ATP de la cromatina nuclear de esperma humano". Revista de ciencia celular . 108 (2): 755–65. PMID 7769017 .
- Ivanova VS, Hatch CL, Bonner WM (septiembre de 1994). "Caracterización del gen de la histona humana H2A.X. Comparación de su promotor con otros promotores del gen H2A". La revista de química biológica . 269 (39): 24189–94. PMID 7929075 .
- Ivanova VS, Zimonjic D, Popescu N, Bonner WM (septiembre de 1994). "Localización cromosómica del gen de la histona humana H2A.X a 11q23.2-q23.3 por hibridación in situ de fluorescencia". Genética humana . 94 (3): 303–6. doi : 10.1007 / BF00208289 . PMID 8076949 . S2CID 21293682 .
- Rogakou EP, Pilch DR, Orr AH, Ivanova VS, Bonner WM (marzo de 1998). "Las roturas de doble hebra del ADN inducen la fosforilación de la histona H2AX en la serina 139" . La revista de química biológica . 273 (10): 5858–68. doi : 10.1074 / jbc.273.10.5858 . PMID 9488723 .
- El Kharroubi A, Piras G, Zensen R, Martin MA (mayo de 1998). "Activación transcripcional del promotor integrado del virus de inmunodeficiencia humana tipo 1 asociado a cromatina" . Biología Molecular y Celular . 18 (5): 2535–44. doi : 10.1128 / mcb.18.5.2535 . PMC 110633 . PMID 9566873 .
- Rogakou EP, Boon C, Redon C, Bonner WM (septiembre de 1999). "Dominios de cromatina de megabase implicados en roturas de doble hebra de ADN in vivo" . The Journal of Cell Biology . 146 (5): 905–16. doi : 10.1083 / jcb.146.5.905 . PMC 2169482 . PMID 10477747 .
- Rogakou EP, Nieves-Neira W, Boon C, Pommier Y, Bonner WM (marzo de 2000). "El inicio de la fragmentación del ADN durante la apoptosis induce la fosforilación de la histona H2AX en la serina 139" . La revista de química biológica . 275 (13): 9390–5. doi : 10.1074 / jbc.275.13.9390 . PMID 10734083 .
- Paull TT, Rogakou EP, Yamazaki V, Kirchgessner CU, Gellert M, Bonner WM (2001). "Un papel fundamental para la histona H2AX en el reclutamiento de factores de reparación a los focos nucleares después del daño del ADN". Biología actual . 10 (15): 886–95. doi : 10.1016 / S0960-9822 (00) 00610-2 . PMID 10959836 . S2CID 16108315 .
- Deng L, de la Fuente C, Fu P, Wang L, Donnelly R, Wade JD, Lambert P, Li H, Lee CG, Kashanchi F (noviembre de 2000). "La acetilación de VIH-1 Tat por CBP / P300 aumenta la transcripción del genoma integrado del VIH-1 y mejora la unión a las histonas centrales". Virología . 277 (2): 278–95. doi : 10.1006 / viro.2000.0593 . PMID 11080476 .
- Chen HT, Bhandoola A, Difilippantonio MJ, Zhu J, Brown MJ, Tai X, Rogakou EP, Brotz TM, Bonner WM, Ried T, Nussenzweig A (diciembre de 2000). "Respuesta a la escisión de VDJ mediada por RAG por NBS1 y γH2AX" . Ciencia . 290 (5498): 1962–5. Código Bibliográfico : 2000Sci ... 290.1962C . doi : 10.1126 / science.290.5498.1962 . PMC 4721589 . PMID 11110662 .
- Chadwick BP, Willard HF (mayo de 2001). "Variantes de histona H2A y el cromosoma X inactivo: identificación de una segunda variante macroH2A" . Genética molecular humana . 10 (10): 1101-13. doi : 10.1093 / hmg / 10.10.1101 . PMID 11331621 .
- Burma S, Chen BP, Murphy M, Kurimasa A, Chen DJ (noviembre de 2001). "ATM fosforila histona H2AX en respuesta a roturas de doble cadena de ADN" . La revista de química biológica . 276 (45): 42462–7. doi : 10.1074 / jbc.C100466200 . PMID 11571274 .
- Ward IM, Chen J (diciembre de 2001). "La histona H2AX se fosforila de una manera dependiente de ATR en respuesta al estrés replicacional" . La revista de química biológica . 276 (51): 47759–62. doi : 10.1074 / jbc.C100569200 . PMID 11673449 .
- Deng L, Wang D, de la Fuente C, Wang L, Li H, Lee CG, Donnelly R, Wade JD, Lambert P, Kashanchi F (octubre de 2001). "Mejora de la actividad de p300 HAT por Tat del VIH-1 en el ADN de la cromatina". Virología . 289 (2): 312-26. doi : 10.1006 / viro.2001.1129 . PMID 11689053 .
- Chen A, Kleiman FE, Manley JL, Ouchi T, Pan ZQ (junio de 2002). "Autoubiquitination de la ubiquitina ligasa BRCA1 * BARD1 RING" . La revista de química biológica . 277 (24): 22085–92. doi : 10.1074 / jbc.M201252200 . PMID 11927591 .
- Zhu H, Hunter TC, Pan S, Yau PM, Bradbury EM, Chen X (abril de 2002). "Firmas de masas específicas de residuos para la detección eficiente de modificaciones de proteínas por espectrometría de masas" . Química analítica . 74 (7): 1687–94. doi : 10.1021 / ac010853p . PMID 12033261 . S2CID 26392831 .