细胞周期组蛋白合成 组蛋白与细胞周期

2019-07-30 - 细胞周期

在染色体中,DNA被称为组蛋白的蛋白质包裹。这些组蛋白对于DNA的有效包装以及染色体本身的复制和分离至关重要。由于组蛋白与DNA的关系,组蛋白对于细胞复制的成功很重要,细胞复制是通过细胞周期进行的。

细胞周期组蛋白合成

细胞周期由四个阶段组成( G1、S、G2和M ),所有这些阶段都有不同的因素。S期以DNA合成为特征,20世纪60年代发现组蛋白也在此阶段合成。

组蛋白mRNA的量在S期增加约25至30倍。这部分是由于转录增加,这构成了mRNA的3 - 10倍增加,以及由于mRNA前处理和mRNA稳定性。组蛋白基因表达上调是进入细胞周期阶段的标志之一。

细胞周期组蛋白合成

哺乳动物的主要组蛋白亚型( H2A、H2B、H3和H4 )和接头H1位于不同的基因簇中。其中H4和H2B的研究最广泛。它们在细胞周期中的启动子活性由亚型特异性共有元件( SSCE )控制。

真核生物对组蛋白基因转录的调节不同。在酵母中,转录由相同的元件调节,而在哺乳动物中,有不同的作用于DNA的元件和其他调节转录的因素。

细胞周期组蛋白合成

每个组蛋白亚型都有几个相同基因的拷贝,以满足DNA复制过程中的大量需求。组蛋白可分为复制依赖型或复制无关型,这取决于它们在细胞周期中的表达模式。与复制无关的组蛋白基因以相对恒定的低速率转录,而与细胞周期阶段无关。然而,大多数脊椎动物组蛋白基因是复制依赖性的,因此在细胞周期的阶段更高表达。

细胞周期组蛋白合成

考虑到复制依赖性组蛋白基因在进入S期时全部激活,推测还存在一些上游调控元件。这种机制被假设为当达到G1 / S相界时,转换激活组蛋白基因转录的共享信号。这一过程被认为是在细胞周期的控制之下,因为它与S期组蛋白合成密切相关。

最近的研究在这个问题上取得了一些进展。细胞周期蛋白E - CDK 2激酶复合物在很大程度上调节动物细胞进入S期。细胞周期蛋白E - CDK 2也是S期DNA复制和中心体复制事件所必需的。被称为NPAT的我在真理教的日子2细胞周期蛋白E - CDK 2底物被发现与组蛋白基因簇相关,细胞周期蛋白E - CDK 2促进了NPAT对组蛋白基因转录的激活。

因此,NPAT可能是S期细胞周期机制与组蛋白基因共同转录增强的纽带。

组蛋白翻译后通过磷酸化、甲基化、乙酰化和泛素化等直接影响生物物理性质的过程进行修饰。其中一些过程在细胞周期中发生变化,但与转录变化不同,翻译后的变化发生在整个细胞周期中。

最典型的细胞周期磷酸化是H3的丝氨酸。G2晚期出现,M期开始增加。然而,这并不是唯一或最重要的磷酸化现象。其他H3残基以及H2也磷酸化,通常处于G2或M期。

组蛋白甲基化通常不会像磷酸化那样变化太大。H3组蛋白的一些甲基化改变发生在M期,而许多其它H3没有明显改变。然而,H4组蛋白标记的一种类型h4k 20me 1是细胞周期依赖性的。S期后期开始上升,M期中后期达到最高点,然后下降。

组蛋白乙酰化与转录发生的区域相关。一般在M期下降,但有些活性启动子能维持乙酰化。泛素化在细胞周期中的行为研究较少。例外是H2A和H2B,它们的泛素化在M期似乎减少了。

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