MECP2-белки человека: общие сведения
Белок МеСР2 (метил-СрG-связывающий белок 2), одной из отличительных особенностей которого является способность связываться непосредственно с одним CpG-сайтом, входит в группу метил-СрG-связывающих белков, наряду с такими белками, как Mecp1 , MBD1P , MBD2P , MBD3P , MBD4P ( Hendrich, Tweedy, 2003 ). Впервые этот белок был обнаружен у крысы в 1992г ( Lewis et al., 1992 ).
Белок МеСР2 состоит из 485 аминокислотных остатков и содержит 4 функциональных домена:
- метил-CpG-связывающий домен (MBD ; 85 а.о.);
- домен транскрипционной репрессии (TRD ; 104 а.о.);
- сигнал ядерной локализации (NLS) ;
- С-концевой сегмент.
- С-концевой сегмент белка содержит эволюционно консервативные полигистидиновую и полипролиновую последовательности ( рис.1 ) ( Nan et al., 1997 ).
Базируясь на данных о структуре белка, был клонирован ген Меср2 и определен один из функциональных доменов - MBD ( Nan et al., 1993 ). Впоследствии ген Меср2 был идентифицирован у мышей ( Quaderi et al., 1994 ).
У человека ген МЕСР2 был картирован в участке Xq28 ( Villain et al., 1996 ). Ген MECP2 ( OMIM , 300005, MECP2) расположен между геном L1CAM и геном RCP/GCP в районе Xq28.
Последовательность этого гена чрезвычайно консервативна, причем не только в ее кодирующей части, но и в 3'- и 5'-нетранслируемой области и интроне 2. Ген МЕСР2 состоит из четырех экзонов и транскрибируется по направлению от теломеры к центромере с кодирующей областью в экзонах 2-4 ( D'Esposito et al., 1996 ).
Большинство генов, локализированных в хромосоме X , подвержены процессу инактивации с некоторыми исключениями ( Disteche, 1995 ). Для подтверждения последнего, был использован анализ экспрессии Меср2 при транслокации Х;аутосома, в результате которого было определено, что у мышей он подвержен Х-инактивации ( Adler et al., 1995 ). Было определено, что ген МЕСР2 у человека также подвержен инактивации, находясь в хромосоме X ( D'Esposito et al., 1996 ).
У грызунов белок Меср2 распределяется по длине хромосомы и наиболее сконцентрирован в перицентромсрном гетерохроматине, последовательность которого насыщенна 5-метилцитозином - около 40% по соотношению к содержанию во всем геноме ( Lewis et al., 1992 ). Белок МеСР2 у человека связывается с метилированными CpG-сайтами без задержки на поверхности нуклеосомы и стерической затрудненности по отношению к гистонной кор-частице ( Chandler et al.,1999 ). Было показано, что белок МеСР2 связывается с метилированной ДНК и не связывается с немитилированной ДНК ( Lunyak et al., 2002 ).
Таким образом, была доказана первая основная функция МеСР2 - взаимодействие с метилированными CpG-сайтами in vivo. Транскрипционное молчание гена преимущественно достигается за счет метилирования CpG-сайтов в промоторе. В связи с этим, была выдвинута гипотеза о наличие второй основной функции белка МеСР2 - подавление транскрипции (транскрипционная репрессия). С помощью кратковременной трансфекции была продемонстрирована способность транскрипционной репрессии белка МеСР2 в клетках как in vivo, так и in vitro. При определении функционального домена, ответственного за эту функцию ( TRD ) было обнаружено, что белок МеСР2 способен подавлять транскрипцию на участке до 2000 п.н. от сайта инициации транскрипции ( Nan et al., 1997 ). Когда белок МеСР2 связывается с метилированными CpG-сайтами, он инициирует комплекс, содержащий гистондеацетилазы и ко-репрессор Sin3A . Это в конечном итоге приводит к компактизации хроматина, делая его недоступным для РНК-полимеразного комплекса, приводя к стабильной репрессии ( Jones et al., 1998 ). Также обнаружено участие комплекса белка Меср2 и гена гистон-метилтрансферазы Suv39H1 в метилировании гистона Н19 в клетках мышей ( Fuks et al., 2003 ) и взаимодействие белка МеСР2 с повторными элементами генома, такими как LINE-1 ( Yu et al., 2001 ).
Экспериментально (на мышах) показано, что наличие крупных геномных перестроек в гене Меср2 препятствует нормальному эмбриональному развитию. Эмбриональные стволовые клетки (ЭСК) с мужским кариотипом и мутантным геном Меср2 не развиваются, а ЭСК с женским кариотипом и мутантным геном Меср2 могут развиваться ( Tate et al., 1996 ). Помимо этого, исследования мутаций в гене МЕСР2 и его экспрессии показали необходимость его участия в работе головного мозга ( Dragich et al., 2000 ; Yusufzai, Wolffe, 2000 ; Cohen et al., 2003 ).
Принято считать, что экспрессия гена МЕСР2 одинакова у мышей, крыс и человека. В головном мозге ген МЕСР2 экспрессируется в нейронах и не экспрессируется в глиальных клетках ( Kriaucionis, Bird, 2003 ). Было продемонмтрировано повышенное число нейронов с экспрессирующимся геном МЕСР2 у детей в постнатальном периоде ( Balmer et al., 2003 ). Похожие данные были получены на нейронах головного мозга у мышей ( Jung et al., 2003 ). Изучение экспрессии гена Меср2 в нейронах обонятельного эпителия у мышей, показало, что экспрессия происходит исключительно в зрелых нейронах до синаптогенеза ( Cohen et al., 2003 ). Также было изучено наличие взаимодействия белка МеСР2 с метилированными CpG-сайтами в нейронах головного мозга мышей, в результате чего было обнаружено взаимодействие гена Меср2 с 5-метилцитозином основной сателитной ДНК в больших нейронах ( Akhmanova et al., 2000 ).
Эти данные рассматриваются как вполне соответствующие современным представлениям об RTT ( Dragich et al., 2000 ; Kriaucionis, Bird, 2003 ).
Смотрите также:
