Proteínas del grupo Polycomb
Familia de proteínas que juegan un papel en la remodelación de la cromatina

Las proteínas del grupo Polycomb ( proteínas PcG ) son una familia de complejos proteicos descubiertos por primera vez en moscas de la fruta que pueden remodelar la cromatina de tal manera que se produce el silenciamiento epigenético de los genes . Las proteínas del grupo Polycomb son bien conocidas por silenciar los genes Hox a través de 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 patas anteriores, que tienen un conjunto característico de cerdas en forma de peine. [1]

En los insectos

En Drosophila , las proteínas del grupo Trithorax (trxG) y del grupo Polycomb (PcG) actúan de forma antagónica e interactúan con elementos cromosómicos, denominados módulos de memoria celular (CMM). Las proteínas del grupo Trithorax (trxG) mantienen el estado activo de la expresión génica, mientras que las proteínas del grupo Polycomb (PcG) contrarrestan esta activación con una función represiva que es estable a lo largo de muchas generaciones celulares y que solo puede superarse mediante procesos de diferenciación de la línea germinal. Los complejos de genes Polycomb o silenciamiento de PcG consisten en al menos tres tipos de complejos multiproteicos: complejo represivo Polycomb 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 proteicos separados; el complejo represivo PcG 1 (PRC1) y el complejo represivo PcG 2-4 (PRC2/3/4). PRC2 cataliza la trimetilación de la lisina 27 en la histona H3 (H3K27me2/3), mientras que PRC1 monoubiquitina la histona H2A en la lisina 119 (H2AK119Ub1).

En los mamíferos

En los 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 reclutada al X inactivo por el ARN Xist , el regulador maestro de XCI [2] o la autorrenovación de células madre embrionarias. [3] La proteína de dedo anular de polycomb Bmi1 promueve la autorrenovación de células madre neuronales. [4] [5] Los mutantes murinos nulos en los genes PRC2 son letales embrionarios, mientras que la mayoría de los mutantes PRC1 son mutantes homeóticos nacidos vivos que mueren perinatalmente. En contraste, la sobreexpresión de las proteínas PcG se correlaciona con la gravedad y la invasividad de varios tipos de cáncer . [6] Los complejos centrales PRC1 de los mamíferos 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 cromatina bivalente se realiza mediante complejos SWI/SNF , que se oponen a la acumulación de complejos Polycomb a través del desalojo dependiente de ATP. [8]

En las 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 lo que ocurre en 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 Flowering Locus C. [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]

El gen FIE de Polycomb se expresa (azul) en óvulos no fertilizados del musgo Physcomitrella patens (derecha) y la expresión cesa después de la fertilización en el esporofito diploide en desarrollo (izquierda). Tinción GUS in situ de dos órganos sexuales femeninos (arquegonios) de una planta transgénica que expresa una fusión traduccional de FIE-uidA bajo el control del promotor nativo de FIE

Véase también

Referencias

  1. ^ Portoso M, Cavalli G (2008). "El papel del ARNi y los ARN no codificantes en el control de la expresión génica y la programación genómica mediado por Polycomb". En Morris KV (ed.). ARN y la regulación de la expresión génica: una capa oculta de complejidad . Caister Academic Press. págs. 29–44. ISBN 978-1-904455-25-7.
  2. ^ 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. 
  3. ^ Heurtier, V., Owens, N., Gonzalez, 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
  4. ^ ab Molofsky AV , He S, Bydon M, Morrison SJ, Pardal R (junio de 2005). "Bmi-1 promueve la autorrenovación de células madre neuronales y el desarrollo neuronal, pero no el crecimiento y la supervivencia del ratón al reprimir las vías de senescencia p16Ink4a y p19Arf". Genes & Development . 19 (12): 1432–7. doi :10.1101/gad.1299505. PMC 1151659 . PMID  15964994. 
  5. ^ Park IK, Morrison SJ, Clarke MF (enero de 2004). "Bmi1, células madre y regulación de la senescencia". The Journal of Clinical Investigation . 113 (2): 175–9. doi :10.1172/JCI20800. PMC 311443 . PMID  14722607. 
  6. ^ Sauvageau M, Sauvageau G (abril de 2008). "Genes del grupo Polycomb: manteniendo en equilibrio la actividad de las células madre". PLOS Biology . 6 (4): e113. doi : 10.1371/journal.pbio.0060113 . PMC 2689701 . PMID  18447587. 
  7. ^ Popov N, Gil J (2010). "Regulación epigenética del locus INK4b-ARF-INK4a: en la enfermedad y en la salud" ( PDF ) . Epigenética . 5 (8): 685–90. doi :10.4161/epi.5.8.12996. PMC 3052884 . PMID  20716961. 
  8. ^ Stanton BZ, Hodges C, Calarco JP, Braun SM, Ku WL, Kadoch C, Zhao K, Crabtree GR (febrero de 2017). "Las mutaciones de la ATPasa Smarca4 alteran la expulsión directa de PRC1 de la cromatina". Nature Genetics . 49 (2): 282–288. doi :10.1038/ng.3735. PMC 5373480 . PMID  27941795. 
  9. ^ Mosquna A, Katz A, Decker EL, Rensing SA, Reski R, Ohad N (julio de 2009). "La regulación del mantenimiento de 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.
  10. ^ 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 de forma antagónica la identidad celular en Arabidopsis". PLOS Genetics . 5 (8): e1000605. doi : 10.1371/journal.pgen.1000605 . PMC 2718830 . PMID  19680533. 
  11. ^ Jiang D, Wang Y, Wang Y, He Y (2008). "Represión de FLOWERING LOCUS C y FLOWERING LOCUS T por los componentes del complejo represivo 2 de Arabidopsis Polycomb". PLOS ONE . ​​3 (10): e3404. Bibcode :2008PLoSO...3.3404J. doi : 10.1371/journal.pone.0003404 . PMC 2561057 . PMID  18852898. 
  12. ^ Sheldon CC, Rouse DT, Finnegan EJ, Peacock WJ, Dennis ES (marzo de 2000). "La base molecular de la vernalización: el papel central del LOCUS C DE FLORACIÓN (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. 

Lectura adicional

  • Schuettengruber B, Bourbon HM, Di Croce L, Cavalli G (septiembre de 2017). "Regulación genómica por Polycomb y Trithorax: 70 años y contando" (PDF) . Cell . 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". Nature Structural & Molecular Biology . 20 (10): 1147–55. doi :10.1038/nsmb.2669. PMID  24096405. S2CID  2681793.
  • Simon JA, Kingston RE (2013). "Ocupación de la cromatina: mecanismos de Polycomb para llegar a los objetivos genómicos, detener el tráfico transcripcional y permanecer en el mismo lugar". Molecular Cell . 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 génico y proteínas del grupo Polycomb: una descripción general de su estructura, mecanismos y filogenética". OMICS: A Journal of Integrative Biology . 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 la gestión de programas genómicos". Nature Reviews. Genetics . 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 genómica por las proteínas polycomb y trithorax". Cell . 128 (4): 735–45. doi : 10.1016/j.cell.2007.02.009 . PMID  17320510. S2CID  6492075.
  • Pirrotta V, Li HB (2012). "Una visión de los cuerpos nucleares de Polycomb". Current Opinion in Genetics & Development . 22 (2): 101–9. doi :10.1016/j.gde.2011.11.004. PMC  3329586 . PMID  22178420.
  • "proteínas del grupo polycomb". Humpath.com.
  • La página de Polycomb y Trithorax del laboratorio 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 de PowerPoint y un enlace a un navegador de genoma que muestra la distribución de estas proteínas en todo el genoma 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 La Mosca Interactiva
  • polycomb+group+proteins en los encabezados de materias médicas (MeSH) de la Biblioteca Nacional de Medicina de EE. UU.
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