H4K20me
H4K20me es una modificación epigenética de la proteína de empaquetamiento de ADN Histona H4 . Es una marca que indica la metilación en el residuo de lisina número 20 de la proteína histona H4. Esta marca puede ser mono-, di- o tri-metilada. Es fundamental para la integridad del genoma, incluida la reparación del daño del ADN, la replicación del ADN y la compactación de la cromatina.
H4K20me2 es el estado de metilación más común en la histona H4 y fue uno de los primeros residuos de histona modificados que se identificaron en extractos de guisantes y terneros en 1969. Es uno de los dos únicos residuos de lisina metilados identificados en la histona H4, el otro es H4K12 monometilado. [1] [2]
Cada grado de metilación de H4K20 tiene un proceso celular muy diferente. La pérdida de H4K20me3 junto con una reducción de H4K16ac es un fuerte indicador de cáncer.
Nomenclatura
H4K20me indica monometilación de la lisina 20 en la subunidad de la proteína histona H4: [3]
| Abr. | Significado |
| H4 | Familia de histonas H4 |
| K | Abreviatura estándar de lisina |
| 20 | posición del residuo de aminoácido (contando desde el extremo N) |
| a mí | grupo metilo |
| 1 | Número de grupos metilo añadidos |
Metilación de lisina
Este diagrama muestra la metilación progresiva de un residuo de lisina. La monometilación (segunda desde la izquierda) indica la metilación presente en H4K20me. [4]
H4K20me existe en tres estados distintos: mono-, di- y trimetilación. [4]
H4K20me1
H4K20me1 está asociado con la activación transcripcional. [5]
H4K20me2
H4K20me2 es similar a H4K20me1 pero tiene una distribución diferente y esta dimetilación controla el ciclo celular y la respuesta al daño del ADN. [5] [6]
H4K20me3
La H4K20me3 es muy diferente. La H4K20me3 reprime la transcripción cuando está presente en los promotores. La H4K20me3 también silencia el ADN repetitivo y los transposones. La pérdida de la H4K20me3 define el cáncer junto con una reducción de la H4K16ac. [5] [7]
La H4K20me3 está implicada en el síndrome de progeria de Hutchinson-Gilford , en el que los pacientes presentan un envejecimiento prematuro y muy rápido causado por mutaciones de novo que se producen en un gen que codifica la lamina A. La lamina A se produce, pero no se procesa correctamente. Este procesamiento deficiente crea una morfología nuclear realmente anormal y una heterocromatina desorganizada . Los pacientes tampoco tienen una reparación adecuada del ADN y también tienen una mayor inestabilidad genómica. [8]
Marcador de cáncer
La pérdida de la marca represiva H4K20me3 define el cáncer junto con una reducción de la marca activadora H4K16ac. No está claro cómo la pérdida de una marca represiva y activadora es un indicador de cáncer. [7] No está claro exactamente cómo, pero esta reducción ocurre en secuencias repetitivas junto con una metilación de ADN reducida en general. [9]
Modificaciones de histonas
El ADN genómico de las células eucariotas está envuelto alrededor de moléculas proteicas especiales conocidas como histonas . Los complejos formados por el bucle del ADN se conocen como cromatina . La unidad estructural básica de la cromatina es el nucleosoma : éste consiste en el octámero central de histonas (H2A, H2B, H3 y H4), así como una histona de enlace y alrededor de 180 pares de bases de ADN. Estas histonas centrales son ricas en residuos de lisina y arginina. El extremo carboxilo (C) terminal de estas histonas contribuye a las interacciones histona-histona, así como a las interacciones histona-ADN. Las colas cargadas amino (N) terminales son el sitio de las modificaciones postraduccionales, como la observada en H3K36me3 . [10] [11]
Implicaciones epigenéticas
La modificación postraduccional de las colas de histonas por complejos modificadores de histonas o complejos remodeladores de cromatina son interpretadas por la célula y conducen a un resultado transcripcional combinatorio complejo. Se cree que un código de histonas dicta la expresión de genes por una interacción compleja entre las histonas en una región particular. [12] La comprensión e interpretación actuales de las histonas proviene de dos proyectos a gran escala: ENCODE y Epigenomic roadmap. [13] El propósito del estudio epigenómico fue investigar los cambios epigenéticos en todo el genoma. Esto condujo a estados de cromatina que definen regiones genómicas agrupando las interacciones de diferentes proteínas y/o modificaciones de histonas. Los estados de cromatina se investigaron en células de Drosophila observando la ubicación de unión de las proteínas en el genoma. El uso de secuenciación ChIP reveló regiones en el genoma caracterizadas por diferentes bandas. [14] También se perfilaron diferentes etapas de desarrollo en Drosophila, y se hizo hincapié en la relevancia de la modificación de histonas. [15] Un análisis de los datos obtenidos condujo a la definición de estados de cromatina basados en modificaciones de histonas. [16]
El genoma humano fue anotado con estados de cromatina. Estos estados anotados pueden usarse como nuevas formas de anotar un genoma independientemente de la secuencia genómica subyacente. Esta independencia de la secuencia de ADN refuerza la naturaleza epigenética de las modificaciones de las histonas. Los estados de cromatina también son útiles para identificar elementos reguladores que no tienen una secuencia definida, como los potenciadores. Este nivel adicional de anotación permite una comprensión más profunda de la regulación génica específica de las células. [17]
Historia
H4K20 fue uno de los primeros residuos de histonas modificados que se identificaron en extractos de guisantes y terneros en 1969. [1]
Integridad del genoma
H4K20me es importante para la reparación del daño del ADN, la replicación del ADN y la compactación de la cromatina. [4]
Existe un conjunto de metiltransferasas de histonas específicas de H4K20 (SET8/PR-Set7, SUV4-20H1 y SUV4-20H2). Sin estas enzimas se produce una alteración de la inestabilidad genómica. [4]
Métodos
La marca de histona H4K20me se puede detectar de diversas maneras:
1. La secuenciación por inmunoprecipitación de cromatina ( ChIP-sequencing ) mide la cantidad de enriquecimiento de ADN una vez que se une a una proteína específica y se inmunoprecipita. Produce una buena optimización y se utiliza in vivo para revelar la unión de ADN y proteína que ocurre en las células. ChIP-Seq se puede utilizar para identificar y cuantificar varios fragmentos de ADN para diferentes modificaciones de histonas a lo largo de una región genómica. [18]
2. La secuenciación de nucleasa microcócica (MNase-seq) se utiliza para investigar las regiones que están unidas por nucleosomas bien posicionados. El uso de la enzima nucleasa microcócica se emplea para identificar la posición de los nucleosomas. Se observa que los nucleosomas bien posicionados tienen un enriquecimiento de secuencias. [19]
3. El ensayo de secuenciación de cromatina accesible a transposasas (ATAC-seq) se utiliza para buscar regiones que no tienen nucleosomas (cromatina abierta). Utiliza el transposón Tn5 hiperactivo para resaltar la localización del nucleosoma. [20] [21] [22]
Véase también
Referencias
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