Auf einen Blick ist die DNA eine ziemlich einfache Abfolge von A, G , C, T-Basen , aber sobald er durch Histon-Proteine in einem Amalgam als Chromatin verpackt , ein komplexeres Bild. Histone , die in vier Unterarten kommen - H2A, H2B, H3 und H4 - entweder Spule DNA in unzugängliche stillen Regionen oder aufdrehen es , die Genexpression zu ermöglichen. Um die Dinge , kleine chemische Fahnen, wie Methylgruppen weiter zu komplizieren , beeinflussen, ob Histone Schweigen oder aktivieren Gene.
Unter Aktivator Histone ist eine Form von H3 an einer genauen Stelle (definiert als H3K4 ) mit drei Methylgruppen (bezeichnet als " H3K4me3 " genannt) eingerichtet. Forscher wussten vorher , dass die Anwesenheit von H2B aufweist eine einzelne Ubiquitinmoleküls stimulierte die Methylase die H3K4 modifiziert, und H3K4me3 Leistungen erhöhen . Aber wie die Tätigkeit der Methylase wurde zu den entsprechenden Zielstellungen gerichtet war unklar .
Jetzt , mit biochemischen , strukturellen und globalen Sequenzierungstechniken , die Forscher im Labor von Ali Shilatifard , Ph.D., ein Forscher an der Stowers Institut für medizinische Forschung , offenbaren eine unerwartete Mechanismus H3K4 Trimethylierung zugrunde liegen. Ihre Studie , veröffentlicht in Genes
Die Arbeit zeigt auch die Art und Weise leistungsstarke neue genomweite Sequenzierung Methoden haben Auswirkungen auf alle Molekularbiologie, einschließlich der Krebsforschung . "Hier zeigen wir, dass man sich nicht auf Methoden, die einfach zu messen GesamtschüttH3K4me3 Ebenen in vitro verlassen ", sagt Shilatifard . " Nur genomweite Sequenzierung könnte ergeben, dass H3K4 Trimethylierung war Promoter spezifische nicht- mutierten Hefe. "
Dies bedeutet, dass viele Annahmen über Genexpression müssen möglicherweise mit der nächsten Generation Ansätze erneut getestet werden. "Die alten Technologien waren wie die Beobachtung nur eine Region der Erde von einem entfernten Teleskop im Weltraum und auf Annahmen über das, was die ganze Erde sah so aus ", sagt Shilatifard . " Mit neuen Technologien können wir nun sehen, den ganzen Planeten . "
Die Methylase in Frage , mit dem Namen SET1 in Hefe und MLL bei Säugetieren , ist ein Teil der Proteinaggregat genannt COMPASS , zum Komplex von Proteinen assoziiert mit Set1 . Shilatifard war die erste , die Rolle der COMPASS in Chromatinmodifizierung definieren. " Vor über einem Jahrzehnt , verwendet unser Labor Hefe zu zeigen, dass COMPASS war ein H3 Methylase ", sagt er . " Da diese Grundsystemesind stark von der Hefe bis zum Menschen konserviert Drosophila , nutzten wir die ungestüme Kraft der Hefe- Genetik zu identifizieren, was regelt H3K4 Methylierung Aktivität. "
Ein Teil der Arbeit befasst sich SET1 / MLL Regulierung durch verschiedene Proteine in Hefe COMPASS . Die Ermittler wussten, dass , wenn Sie weg gestutzt mehr als die Hälfte SET1 -Gesichts, Ebenen der DNA -gebundenen trimethyliertes H3K4 in Zellen, die das verbleibende "Stub " entsprechen, die in Zellen, die das Protein voller Länge , wenn in Groß analysiert wurden . Dies führte zu der Annahme , dass einige der gesamte vordere Ende SET1 / MLL, sowie Faktoren , die mit ihm kommunizieren, nicht erforderlich, um H3K4me3 Aktivität regulieren.
Das neue Papier zeigt, dass diese Annahme nicht korrekt war . Die Shilatifard Team ersten biochemischen Verfahren verwendet wird, um jedes Stück von DNA an H3K4me3 in das Genom der Hefe beherbergen entweder in voller Länge oder SET1 die Stub fehlt das vordere Ende gebunden erfassen . Sie anschließend sequenziert alle jene DNA -Fragmente und kartiert ihrer Position in das Hefegenom .
Bezeichnenderweise fanden sie, dass , obwohl H3K4me3 Ebenen in Groß entsprachen in normalen und mutierten Zellen , H3K4me3 wurde differentiell über das gesamte Genom verteilt : in normalen Zellen , saß H3K4me3 Komplexe vor allem auf DNA-Regionen , die benachbarte Gene ein- oder ausschalten , Kontrollregionen genannt Veranstalter . Demgegenüber ist die DNA von Zellen, die das Stichleitungs zeigten DNA -bindenden H3K4me3 Komplexe in der Mitte oder zwischen den Genen .
Diese Entdeckungen in Verbindung mit anderen Untersuchungsergebnissen , rufen zur Wieder Interpretation von Daten darauf hindeutet, dass der Stutzen ist alles, was Sie für die H3K4 Trimethylierung benötigen . Stattdessen wird die neue Arbeit zeigt, dass COMPASS Faktoren, die zur SET1 / MLL Frontend Grenze H3K4me3 Abscheidung auf die korrekten genomischen Websites (das heißt, auf die Promotor-Regionen ) zu binden , während die Faktoren, die die SET1 / MLL Stub binden erhöhen Halb- des Proteins Leben. Dies erklärt zum Teil frühere Fehlinterpretationen : hochstabile Stubs von SET1 " wahllos " methyliert die falschen Teile des Genoms , wenn die Regulierungsbehörde vor Ende des Proteins fehlte. Das Papier angesprochen , wie H2B Ubiquitin Modifikation Maschinen stimulieren den gesamten Prozess .
Under COMPASS Regulierung ist unabdingbar , da Gene Faktoren kodieren in dem Komplex sind Mutanten in zahlreichen Krebsarten. Zum Beispiel chromosomalen Translokationen mit einem Gen, das ein Protein MLL treten häufig in menschlichen Leukämien, daher die Bezeichnung MLL , die Mixed Lineage Leukemia Protein steht . Andere MLL Proteine stark wie verwickelt Tumor Unterdrücker in der menschlichen Krebsarten wie Lymphom und pädiatrischen Hirntumoren.