Las proteínas del grupo Polycomb son una familia de complejos de proteínas descubiertos por primera vez en las moscas de la fruta que pueden remodelar la cromatina de modo que se produzca el silenciamiento epigenético de los genes . Las proteínas del grupo Polycomb son bien conocidas por silenciar los genes Hox mediante la modulación de la estructura de la cromatina durante el desarrollo embrionario en moscas de la fruta ( Drosophila melanogaster ). Derivan su nombre del hecho de que el primer signo de una disminución en la función de PcG es a menudo una transformación homeótica de las patas posteriores hacia las patas anteriores, que tienen un característico conjunto de cerdas en forma de peine. [1]
En insectos
En Drosophila , las proteínas del grupo Trithorax (trxG) y del grupo Polycomb (PcG) (derivan su nombre del hecho de que el primer signo de una disminución en la función de PcG es a menudo una transformación homeótica de las patas posteriores hacia las patas anteriores, que tienen un conjunto característico de cerdas en forma de peine) actúan de manera antagónica e interactúan con elementos cromosómicos, denominados módulos de memoria celular (CMM). Las proteínas del grupo Trithorax (trxG) mantienen el estado activo de expresión génica, mientras que las proteínas del grupo Polycomb (PcG) contrarrestan esta activación con una función represiva que es estable durante muchas generaciones de células y solo puede superarse mediante procesos de diferenciación de la línea germinal. Los complejos Polycomb Gen o el silenciamiento de PcG consisten en al menos tres tipos de complejos multiproteicos Polycomb Repressive Complex 1 (PRC1), PRC2 y PhoRC . Estos complejos trabajan juntos para llevar a cabo su efecto represivo. Las proteínas PcG se conservan evolutivamente y existen en al menos dos complejos de proteínas separados; el complejo represivo de PcG 1 (PRC1) y el complejo represivo de PcG 2-4 (PRC2 / 3/4). El PRC2 cataliza la trimetilación de la lisina 27 en la histona H3 (H3K27me2 / 3), mientras que el PRC1 monoubiquitina la histona H2A en la lisina 119 (H2AK119Ub1).
En mamíferos
En mamíferos, la expresión génica del Grupo Polycomb es importante en muchos aspectos del desarrollo, como la regulación génica homeótica y la inactivación del cromosoma X , siendo reclutado en el X inactivo por el ARN Xist , el regulador maestro de XCI [2] o la autorrenovación de células madre embrionarias. [3] La proteína del dedo anular polycomb Bmi1 promueve la autorrenovación de las células madre neurales. [4] [5] Los mutantes nulos murinos en los genes PRC2 son embrionarios letales mientras que la mayoría de los mutantes PRC1 son mutantes homeóticos nacidos vivos que mueren perinatalmente. Por el contrario, la sobreexpresión de las proteínas PcG se correlaciona con la gravedad y la capacidad de invasión de varios tipos de cáncer . [6] Los complejos centrales de mamíferos PRC1 son muy similares a los de Drosophila. Se sabe que Polycomb Bmi1 regula el locus ink4 (p16 Ink4a , p19 Arf ). [4] [7]
La regulación de las proteínas del grupo Polycomb en los sitios de la cromatina bivalente se realiza mediante complejos SWI / SNF , que se oponen a la acumulación de complejos Polycomb mediante el desalojo dependiente de ATP. [8]
En plantas
En Physcomitrella patens, la proteína PcG FIE se expresa específicamente en células madre como el óvulo no fertilizado . Poco después de la fertilización, el gen FIE se inactiva en el embrión joven . [9] El gen Polycomb FIE se expresa en óvulos no fertilizados del musgo Physcomitrella patens y la expresión cesa después de la fertilización en el esporofito diploide en desarrollo.
Se ha demostrado que, a diferencia de los mamíferos, las PcG son necesarias para mantener las células en un estado diferenciado. En consecuencia, la pérdida de PcG provoca la desdiferenciación y promueve el desarrollo embrionario. [10]
Las proteínas del grupo Polycomb también intervienen en el control de la floración silenciando el gen C del Locus de la floración . [11] Este gen es una parte central de la vía que inhibe la floración en las plantas y se sospecha que su silenciamiento durante el invierno es uno de los principales factores que intervienen en la vernalización de las plantas . [12]
Ver también
- PRC1
- PRC2
- PHC1
- PHC2
- Proteína heterocromatina 1 (Cbx)
- IMC1
- PCGF2 (proteína de dedo RING 2 del grupo Polycomb) ortolog Bmi1
- RYBP
- ANILLO1
- SUV39H1 (histona-lisina N-metiltransferasa)
- L3mbtl2
- EZH2 (potenciador de Zeste Homolog 2)
- EED
- SUZ12 (Supresor de Zeste 12)
- Jarid2 (jumonji, AT rico dominio interactivo 2)
- Factor de transcripción de silenciamiento de RE1 (REST)
- RNF2
- CBFβ
- YY1
- Cromatina bivalente
Referencias
- ^ Portoso M, Cavalli G (2008). "El papel de ARNi y ARN no codificantes en el control mediado por Polycomb de la expresión génica y la programación genómica" . En Morris KV (ed.). ARN y la regulación de la expresión genética: una capa oculta de complejidad . Prensa Académica Caister. págs. 29–44. ISBN 978-1-904455-25-7.
- ^ Ku M, Koche RP, Rheinbay E, Mendenhall EM, Endoh M, Mikkelsen TS, Presser A, Nusbaum C, Xie X, Chi AS, Adli M, Kasif S, Ptaszek LM, Cowan CA, Lander ES, Koseki H, Bernstein BE (Octubre de 2008). "El análisis de todo el genoma de la ocupación de PRC1 y PRC2 identifica dos clases de dominios bivalentes" . PLOS Genetics . 4 (10): e1000242. doi : 10.1371 / journal.pgen.1000242 . PMC 2567431 . PMID 18974828 .
- ^ Heurtier, V., Owens, N., González, I. et al. La lógica molecular de la autorrenovación inducida por Nanog en células madre embrionarias de ratón. Nat Commun 10, 1109 (2019). https://doi.org/10.1038/s41467-019-09041-z
- ^ a b Molofsky AV, He S, Bydon M, Morrison SJ, Pardal R (junio de 2005). "Bmi-1 promueve la autorrenovación y el desarrollo neuronal de las células madre neurales, pero no el crecimiento y la supervivencia del ratón al reprimir las vías de senescencia p16Ink4a y p19Arf" . Genes y desarrollo . 19 (12): 1432–7. doi : 10.1101 / gad.1299505 . PMC 1151659 . PMID 15964994 .
- ^ Park IK, Morrison SJ, Clarke MF (enero de 2004). "Bmi1, células madre y regulación de la senescencia" . La Revista de Investigación Clínica . 113 (2): 175–9. doi : 10.1172 / JCI20800 . PMC 311443 . PMID 14722607 .
- ^ Sauvageau M, Sauvageau G (abril de 2008). "Genes del grupo Polycomb: mantener en equilibrio la actividad de las células madre" . PLOS Biología . 6 (4): e113. doi : 10.1371 / journal.pbio.0060113 . PMC 2689701 . PMID 18447587 .
- ^ Popov N, Gil J (2010). "Regulación epigenética del locus INK4b-ARF-INK4a: en enfermedad y en salud" ( PDF ) . Epigenética . 5 (8): 685–90. doi : 10.4161 / epi.5.8.12996 . PMC 3052884 . PMID 20716961 .
- ^ Stanton BZ, Hodges C, Calarco JP, Braun SM, Ku WL, Kadoch C, Zhao K, Crabtree GR (febrero de 2017). "Las mutaciones de ATPasa Smarca4 interrumpen el desalojo directo de PRC1 de la cromatina" . Genética de la naturaleza . 49 (2): 282–288. doi : 10.1038 / ng.3735 . PMC 5373480 . PMID 27941795 .
- ^ Mosquna A, Katz A, Decker EL, Rensing SA, Reski R, Ohad N (julio de 2009). "La regulación del mantenimiento de las células madre por la proteína Polycomb FIE se ha conservado durante la evolución de las plantas terrestres" . Desarrollo . 136 (14): 2433–44. doi : 10.1242 / dev.035048 . PMID 19542356 .
- ^ Aichinger E, Villar CB, Farrona S, Reyes JC, Hennig L, Köhler C (agosto de 2009). "Las proteínas CHD3 y las proteínas del grupo polycomb determinan antagonísticamente la identidad celular en Arabidopsis" . PLOS Genetics . 5 (8): e1000605. doi : 10.1371 / journal.pgen.1000605 . PMC 2718830 . PMID 19680533 .
- ^ Jiang D, Wang Y, Wang Y, He Y (2008). "Represión del LOCUS FLORECIENTE C y LOCUS FLORECIENTE T por el complejo represivo Arabidopsis Polycomb 2 componentes" . PLOS ONE . 3 (10): e3404. Código Bibliográfico : 2008PLoSO ... 3.3404J . doi : 10.1371 / journal.pone.0003404 . PMC 2561057 . PMID 18852898 .
- ^ Sheldon CC, Rouse DT, Finnegan EJ, Peacock WJ, Dennis ES (marzo de 2000). "La base molecular de la vernalización: el papel central de FLOWERING LOCUS C (FLC)" . Actas de la Academia Nacional de Ciencias de los Estados Unidos de América . 97 (7): 3753–8. doi : 10.1073 / pnas.060023597 . PMC 16312 . PMID 10716723 .
Otras lecturas
- Schuettengruber B, Bourbon HM, Di Croce L, Cavalli G (septiembre de 2017). "Regulación del genoma por Polycomb y Trithorax: 70 años y contando" (PDF) . Celular . 171 (1): 34–57. doi : 10.1016 / j.cell.2017.08.002 . PMID 28938122 . S2CID 43165761 .
- Di Croce L, Helin K (2013). "Regulación transcripcional por proteínas del grupo Polycomb". Naturaleza Biología Molecular y Estructural . 20 (10): 1147–55. doi : 10.1038 / nsmb.2669 . PMID 24096405 . S2CID 2681793 .
- Simon JA, Kingston RE (2013). "Ocupando la cromatina: mecanismos de Polycomb para llegar a los objetivos genómicos, detener el tráfico transcripcional y quedarse" . Célula molecular . 49 (5): 808-24. doi : 10.1016 / j.molcel.2013.02.013 . PMC 3628831 . PMID 23473600 .
- Golbabapour S, Majid NA, Hassandarvish P, Hajrezaie M, Abdulla MA, Hadi AH (2013). "Silenciamiento de genes y proteínas del grupo Polycomb: una descripción general de su estructura, mecanismos y filogenia" . OMICS: una revista de biología integrativa . 17 (6): 283–96. doi : 10.1089 / omi.2012.0105 . PMC 3662373 . PMID 23692361 .
- Schwartz YB, Pirrotta V (enero de 2007). "Mecanismos de silenciamiento de Polycomb y gestión de programas genómicos". Reseñas de la naturaleza. Genética . 8 (1): 9-22. doi : 10.1038 / nrg1981 . PMID 17173055 . S2CID 28227227 .
- Schuettengruber B, Chourrout D, Vervoort M, Leblanc B, Cavalli G (febrero de 2007). "Regulación del genoma por proteínas polycomb y trithorax". Celular . 128 (4): 735–45. doi : 10.1016 / j.cell.2007.02.009 . PMID 17320510 . S2CID 6492075 .
- Pirrotta V, Li HB (2012). "Una vista de los cuerpos nucleares de Polycomb" . Opinión Actual en Genética y Desarrollo . 22 (2): 101–9. doi : 10.1016 / j.gde.2011.11.004 . PMC 3329586 . PMID 22178420 .
enlaces externos
- "proteínas del grupo polycomb" . Humpath.com.
- La página Polycomb y Trithorax del laboratorio de Cavalli Esta página contiene información útil sobre las proteínas Polycomb y trithorax, en forma de introducción, enlaces a revisiones publicadas, lista de proteínas Polycomb y trithorax, diapositivas ilustrativas en power point y un enlace a un navegador de genoma que muestra la distribución en todo el genoma de estas proteínas en Drosophila melanogaster .
- Genes de Drosophila en desarrollo: grupo Polycomb en la base de datos de genes Homeobox
- Organización de la cromatina y los grupos Polycomb y Trithorax en The Interactive Fly
- polycomb + group + protein en los encabezados de temas médicos (MeSH) de la Biblioteca Nacional de Medicina de EE. UU .