Hmgb2

Reduced fertility and spermatogenesis defects in mice lacking chromosomal protein Hmgb2 Lorenza Ronfani, Marco Ferraguti , Laura Croci , Catherine E. Ovitt , Hans R. Scholer , G. Giacomo Consalez and Marco E. Bianchi Development 128, 1265-1273 (2001)
Литература Agrawal, A. and Schatz, D. G. (1997). RAG1 and RAG2 form a stable post-cleavage synaptic complex with DNA containing signal ends in V(D)J recombination. Cell 89, 43-53. Aidinis, V., Bonaldi, T., Beltrame, M., Santagata, S., Bianchi, M. E. and Spanopoulou, E. (1999). The RAG1 homeodomain recruits HMG1 and HMG2 to facilitate Recombination Signal Sequence binding and to enhance the intrinsic DNA-bending activity of RAG1-RAG2. Mol. Cell. Biol. 19, 6532-6542. Baker, S. M., Bronner, C. E., Zhang, L., Plug, A. W., Robatzek, M., Warren, G., Elliott, E. A., Yu, J., Ashley, T., Arnheim, N. et al. (1995). Male mice defective in the DNA mismatch repair gene PMS2 exhibit abnormal chromosome synapsis in meiosis. Cell 82, 309-319. Bianchi, M. E. and Beltrame, M. (2000). Upwardly mobile proteins. The role of HMG proteins in chromatin structure, gene expression and neoplasia. EMBO Reports 1, 109-114. Boonyaaratanakornkit, V., Melvin, V., Prendergast, P., Altmann, M., Ronfani, L., Bianchi, E. M., Tarasaviciene, A., Nordeen, S. K., Allegretto, E. A. and Edwards, D. P. (1998). High mobility group chromatin proteins -1 and -2 functionally interact with steroid hormone receptors to enhance their DNA binding in vitro and transcriptional activity in mammalian cells. Mol. Cell. Biol. 18, 4471-4487. Bustin, M. (1999). Regulation of DNA-dependent activities by the functional motifs of the high-mobility-group chromosomal proteins. Mol. Cell. Biol. 19, 5237-5246. Calogero, S., Grassi, F., Aguzzi, A., Voigtlander, T., Ferrier, P., Ferrari, S. and Bianchi, M. E. (1999). The lack of chromosomal protein HMG1 does not disrupt cell growth, but causes lethal hypoglycaemia in newborn mice. Nat. Genet. 22, 276-280. Chaganti, R. S. and German, J. (1979). Human male infertility, probably genetically determined, due to defective meiosis and spermatogenic arrest. Am. J. Hum. Genet. 31, 634-641. Chirgwin, J. M., Przybyla, A. E., MacDonald, R. J. and Rutter, W. J. (1979). Isolation of biologically active ribonucleic acid from sources enriched in ribonuclease. Biochemistry 18, 5294-5299. Clincke, G. and Werbrouck, L. (1993). Two-way active avoidance. In: Behavioural Neuroscience: A Practical Approach (ed. A. Sahgal), Vol. I, pp. 71-79. Oxford: Oxford University Press. Esteban, C., Gerard, A., Larrib, S., Toran, N., Gerard, H. and Reventos, J. (1997). Sertoli cell-specific expression of rat androgen binding protein in transgenic mice: effect on somatic cell lineages. Mol. Cell. Endocrinol. 132, 127-136. Ferrari, S., Ronfani, L., Calogero, S. and Bianchi, M. E. (1994). The mouse gene coding for high mobility group 1 protein (HMG1). J. Biol. Chem. 269, 28803-28808. Ferrari, S., Finelli, P., Rocchi, M. and Bianchi, M. E. (1996). The active gene that encodes high mobility group 1 protein (HMG1) contains introns and maps to chromosome 13. Genomics 35, 367-371. Huang, J. C., Zamble, D. B., Reardon, J. T., Lippard, S. J. and Sancar, A. (1994). HMG-domain proteins specifically inhibit the repair of the major DNA adduct of the anticancer drug cisplatin by human excision nuclease. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 91, 10394-10398. Kwon, J., Imbalzano, A. N., Matthews, A. and Oettinger, M. A. (1998). Accessibility of nucleosomal DNA to V(D)J cleavage is modulated by RSS positioning and HMG1. Mol. Cell 2, 829-839. Lu, Q., Gore, M., Zhang, Q., Camenisch, T., Boast, S., Casagranda, F., Lai, C., Skinner, M. K., Klein, R., Matsushima, G. K. et al. (1999). Tyro-3 family receptors are essential regulators of mammalian spermatogenesis. Nature 398, 723-728. Lubahn, D. B., Moyer, J. S., Golding, T. S., Couse, J. F., Korach, K. S. and Smithies, O. (1993). Alteration of reproductive function but not prenatal sexual development after insertional disruption of the mouse estrogen receptor gene. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 90, 11162-11166. Ly, D. H., Lockhart, D. J., Lerner, R. A. and Schultz, P. G. (2000). Mitotic misregulation and human aging. Science 287, 2486-2492. Manly, K. F. and Elliott, R. W. (1991). RI Manager, a microcomputer program for analysis of data from recombinant inbred strains. Mamm. Genome 1, 123-126. Seyedin, S. M. and Kistler, W. S. (1979). Levels of chromosomal proteins high mobility group 2 parallel the proliferative activity of testis, skeletal muscle, and other organs. J. Biol. Chem. 254, 11264-11271. Shirakawa, H. and Yoshida, M. (1992). Structure of a gene coding for human HMG2 protein. J. Biol. Chem. 267, 6641-6645. Stewart, C. A. and Morris, R. G. M. (1993). The watermaze. In: Behavioural Neuroscience, A Practical Approach (ed. A. Sahgal), Vol. I, pp. 107-121. Oxford: Oxford University Press. Vaccari, T., Beltrame, M., Ferrari, S. and Bianchi, M. E. (1998). Hmg4, a new member of the Hmg1/2 gene family. Genomics 49, 247-252. van Gent, D. C., Hiom, K., Paull, T. and Gellert, M. (1997). Stimulation of V(D)J cleavage by high mobility group proteins. EMBO J. 16, 2665- 2670. Wanschura, S., Schoenmakers, E. F. P. M., Huysmans, C., Bartnitzke, S., Van de Ven, W. J. M. and Bullerdiek, J. (1996). Mapping of the HMG2 gene to 4q31. Genomics 31, 264-265. Yamazaki, F., Nagatsuka, Y., Shirakawa, H. and Yoshida, M. (1995). Repression of cell cycle progression by antisense HMG2 RNA. Biochem. Biophys. Res. Commun. 210, 1045-1051. Zappavigna, V., Falciola, L., Helmer Citterich, M., Mavilio, F. and Bianchi, M. E. (1996). HMG1 cooperates with HOX proteins in DNA binding and transcriptional activation. EMBO J. 15, 4981-4991. Zwilling, S., Konig, H. and Wirth, T. (1995). High mobility group protein 2 functionally interacts with the POU domains of octamer transcription factors. EMBO J. 14, 1198-1208. ]	Hmgb2 является членом одного из 3-х семейств high mobility group (HMG) белков ( Bustin, 1999; Bianchi and Beltrame, 2000). Номенклатура HMGs пересмотрена , и теперь Hmgb1 (previously, Hmg1), Hmgb2 (previously, Hmg2) and Hmgb3 (previously, Hmg4 or Hmg2b). Hmgb1 взаимодествует с минорной бороздкой ДНК и меняет ДНК сегмент, с которым связывается. Нет специфичности к последовательностям, но он м. привлекаться через межбелковые взаимодействия с помощью различных белков, связывающихся со специфическими последовательностями ДНК, для обеспечения ‘architectural’ активности: он облегчает или стабилизирует сборку мультибелковых комплексов на ДНК, путем нахождения правильного геометрического пути в двойную спираль и путем привлечения к другим ДНК-связывающим белкамi. Hmgb2 сходен с Hmgb1 (более чем на 80% ). Они полностью взаимозаменимы in vitro: оба связывают Hox белки (Zappavigna et al., 1996), рецепторы стероидных гормонов (Boonyaaratanakornkit et al., 1998) и Rag1 recombinase (Aidinis et al., 1999), оба усиливают транскрипционную и рекомбинантную активность своих белков партнеров. Несмотря на сходство Hmgb1 и Hmgb2 их функции не перекрываются полностью. Нуклеотидные последовательности Hmgb1 и Hmgb2 отличаются кодирующими областями. Hmgb2 необходим для прохождения клеточного цикла: экспрессия наиболее высокая в пролиферирующих клетках (Seyedinand Kistler, 1979) и значительно ниже в фибробластах стариков (Ly et al., 2000), Hmgb2 antisense нуклеотиды ингибируют митозы (Yamazaki et al., 1995). Клетки без Hmgb1 могут выживать, но мутантные мыши погибают сразу же после рождения. Т.к. Hmgb2 присутствует во всех культивируемых клетках и обилен в тимусе, главном источнике HMGB белков, то он рассматривается как повсеместный вариант Hmgb1. У взрослых мышей Hmgb2 ограничен в основном лимфоидными органами и тестисами, хотя во время эмбриогенеза распространен широко. Мыши без Hmgb2 жизнеспособны. Однако, самцы Hmgb2 -/- мыши имеют сниженную фертильность, которая коррелирует с дегенерацией Сертоли и зародышевых клеток в семявыносящих протоках и неподвижностью спермиев. Hmgb2 экспрессируется на очень высоком уровне в первичных сперматоцитах, тогда как едва обнаружим в сперматогониях и удлиняющихся сперматидах. Hmgb2 по сравнению с Hmgb1 имеет ограниченный паттерн экспрессии, только в специфических клетках и специфических условиях. Самая простая интерпртетация полученных данных та, что Hmgb1 и Hmgb2 действительно функционально эквивалентны и минимум их необходим всегда. Специализированный паттерн экспрессии Hmgb2 м. просто указывать на то, что общее количество Hmgb1 + Hmgb2 , необходимое определенным клеткам или в определенных условиях развития, варьирует. Общий пул Hmgb затем модулируется за счет изменчивости концентрации Hmgb2, тогда как экспрессия Hmgb1 относительно постоянна все время . Делеция Hmgb1 не оказывает влияния на экспрессию Hmgb2, и наоборот. Hmgb2 экспрессируется широко у эмбрионов, но присутствует на низком уровне в большинстве взрослых, а комбинированное отсутствие Hmgb1 и Hmgb2 может приводить к дегенерации клеток. Hmgb2 -/- имеют пониженную фертильность, которая коррелирует с потерей зародышевых клеток, дефектами сперматид и неподвижностью спермиев. В тестисах Hmgb2 экспрессируется на высоком уровне. Это м. объяснить высокую эффективность cisplatin, противо-опухолевого лекарства, связывающегося ковалентно с ДНК, при лечении тестикулярных опухолей: both Hmgb1 и 2 специфически связывают cisplatin adducts, и препятствуют их репарации (Huang et al., 1994). Hmgb2 белок начинает экспрессироваться внезапно на стадии сперматоцитов, На стадии же сперматид и транскрипция и количество белка резко снижаются. Hmgb1 и Hmgb2 стабильные белки со временем замены через несколько дней, поэтому исчезновение Hmgb2 указывает на его целенаправленную деструкцию. Корреляция между уровнем Hmgb2 и пролиферацией клеток м. указывать на то, что сперматоциты страдают от дефекта в репликации ДНК и мейотического ареста; однако, мейотический арест должен редуцировать количество спермиев, но не вызывать структурные нарушения (Baker et al., 1995; Chaganti and German, 1979). Кроме того мейоз у самок не нарушен. Нарушения Hmgb2-null сперматид и спермиев указывает на то, что дефект в процессе дифференцировки. Hmgb2 вряд ли необходим для конденсации хроматина, скорее он м. нарушать транскрипцию генов , экспрессирующихся одновременно с мейозом у самцов, или в сперматидах непосредственно перед конденсацией хроматина.

Lorenza Ronfani, Marco Ferraguti , Laura Croci , Catherine E. Ovitt , Hans R. Scholer , G. Giacomo Consalez and Marco E. Bianchi
Development 128, 1265-1273 (2001)

Agrawal, A. and Schatz, D. G. (1997). RAG1 and RAG2 form a stable post-cleavage synaptic complex with DNA containing signal ends in V(D)J recombination. Cell 89, 43-53.

Aidinis, V., Bonaldi, T., Beltrame, M., Santagata, S., Bianchi, M. E. and Spanopoulou, E. (1999). The RAG1 homeodomain recruits HMG1 and HMG2 to facilitate Recombination Signal Sequence binding and to enhance the intrinsic DNA-bending activity of RAG1-RAG2. Mol. Cell. Biol. 19, 6532-6542.

Baker, S. M., Bronner, C. E., Zhang, L., Plug, A. W., Robatzek, M., Warren, G., Elliott, E. A., Yu, J., Ashley, T., Arnheim, N. et al. (1995). Male mice defective in the DNA mismatch repair gene PMS2 exhibit abnormal chromosome synapsis in meiosis. Cell 82, 309-319.

Bianchi, M. E. and Beltrame, M. (2000). Upwardly mobile proteins. The role of HMG proteins in chromatin structure, gene expression and neoplasia. EMBO Reports 1, 109-114.

Boonyaaratanakornkit, V., Melvin, V., Prendergast, P., Altmann, M., Ronfani, L., Bianchi, E. M., Tarasaviciene, A., Nordeen, S. K., Allegretto, E. A. and Edwards, D. P. (1998). High mobility group chromatin proteins -1 and -2 functionally interact with steroid hormone receptors to enhance their DNA binding in vitro and transcriptional activity in mammalian cells. Mol. Cell. Biol. 18, 4471-4487.

Bustin, M. (1999). Regulation of DNA-dependent activities by the functional motifs of the high-mobility-group chromosomal proteins. Mol. Cell. Biol. 19, 5237-5246.

Calogero, S., Grassi, F., Aguzzi, A., Voigtlander, T., Ferrier, P., Ferrari, S. and Bianchi, M. E. (1999). The lack of chromosomal protein HMG1 does not disrupt cell growth, but causes lethal hypoglycaemia in newborn mice. Nat. Genet. 22, 276-280.

Chaganti, R. S. and German, J. (1979). Human male infertility, probably genetically determined, due to defective meiosis and spermatogenic arrest. Am. J. Hum. Genet. 31, 634-641.

Chirgwin, J. M., Przybyla, A. E., MacDonald, R. J. and Rutter, W. J. (1979). Isolation of biologically active ribonucleic acid from sources enriched in ribonuclease. Biochemistry 18, 5294-5299.

Clincke, G. and Werbrouck, L. (1993). Two-way active avoidance. In: Behavioural Neuroscience: A Practical Approach (ed. A. Sahgal), Vol. I, pp. 71-79. Oxford: Oxford University Press.

Esteban, C., Gerard, A., Larrib, S., Toran, N., Gerard, H. and Reventos, J. (1997). Sertoli cell-specific expression of rat androgen binding protein in transgenic mice: effect on somatic cell lineages. Mol. Cell. Endocrinol. 132, 127-136.

Ferrari, S., Ronfani, L., Calogero, S. and Bianchi, M. E. (1994). The mouse gene coding for high mobility group 1 protein (HMG1). J. Biol. Chem. 269, 28803-28808.

Ferrari, S., Finelli, P., Rocchi, M. and Bianchi, M. E. (1996). The active gene that encodes high mobility group 1 protein (HMG1) contains introns and maps to chromosome 13. Genomics 35, 367-371.

Huang, J. C., Zamble, D. B., Reardon, J. T., Lippard, S. J. and Sancar, A. (1994). HMG-domain proteins specifically inhibit the repair of the major DNA adduct of the anticancer drug cisplatin by human excision nuclease. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 91, 10394-10398.

Kwon, J., Imbalzano, A. N., Matthews, A. and Oettinger, M. A. (1998). Accessibility of nucleosomal DNA to V(D)J cleavage is modulated by RSS positioning and HMG1. Mol. Cell 2, 829-839.

Lu, Q., Gore, M., Zhang, Q., Camenisch, T., Boast, S., Casagranda, F., Lai, C., Skinner, M. K., Klein, R., Matsushima, G. K. et al. (1999). Tyro-3 family receptors are essential regulators of mammalian spermatogenesis. Nature 398, 723-728.

Lubahn, D. B., Moyer, J. S., Golding, T. S., Couse, J. F., Korach, K. S. and Smithies, O. (1993). Alteration of reproductive function but not prenatal sexual development after insertional disruption of the mouse estrogen receptor gene. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 90, 11162-11166.

Ly, D. H., Lockhart, D. J., Lerner, R. A. and Schultz, P. G. (2000). Mitotic misregulation and human aging. Science 287, 2486-2492.

Manly, K. F. and Elliott, R. W. (1991). RI Manager, a microcomputer program for analysis of data from recombinant inbred strains. Mamm. Genome 1, 123-126.

Seyedin, S. M. and Kistler, W. S. (1979). Levels of chromosomal proteins high mobility group 2 parallel the proliferative activity of testis, skeletal muscle, and other organs. J. Biol. Chem. 254, 11264-11271.

Shirakawa, H. and Yoshida, M. (1992). Structure of a gene coding for human HMG2 protein. J. Biol. Chem. 267, 6641-6645.

Stewart, C. A. and Morris, R. G. M. (1993). The watermaze. In: Behavioural Neuroscience, A Practical Approach (ed. A. Sahgal), Vol. I, pp. 107-121. Oxford: Oxford University Press.

Vaccari, T., Beltrame, M., Ferrari, S. and Bianchi, M. E. (1998). Hmg4, a new member of the Hmg1/2 gene family. Genomics 49, 247-252.

van Gent, D. C., Hiom, K., Paull, T. and Gellert, M. (1997). Stimulation of V(D)J cleavage by high mobility group proteins. EMBO J. 16, 2665- 2670.

Wanschura, S., Schoenmakers, E. F. P. M., Huysmans, C., Bartnitzke, S., Van de Ven, W. J. M. and Bullerdiek, J. (1996). Mapping of the HMG2 gene to 4q31. Genomics 31, 264-265.

Yamazaki, F., Nagatsuka, Y., Shirakawa, H. and Yoshida, M. (1995). Repression of cell cycle progression by antisense HMG2 RNA. Biochem. Biophys. Res. Commun. 210, 1045-1051.

Zappavigna, V., Falciola, L., Helmer Citterich, M., Mavilio, F. and Bianchi, M. E. (1996). HMG1 cooperates with HOX proteins in DNA binding and transcriptional activation. EMBO J. 15, 4981-4991.

Zwilling, S., Konig, H. and Wirth, T. (1995). High mobility group protein 2 functionally interacts with the POU domains of octamer transcription factors. EMBO J. 14, 1198-1208.

]

Hmgb2 является членом одного из 3-х семейств high mobility group (HMG) белков ( Bustin, 1999; Bianchi and Beltrame, 2000). Номенклатура HMGs пересмотрена , и теперь Hmgb1 (previously, Hmg1), Hmgb2 (previously, Hmg2) and Hmgb3 (previously, Hmg4 or Hmg2b). Hmgb1 взаимодествует с минорной бороздкой ДНК и меняет ДНК сегмент, с которым связывается. Нет специфичности к последовательностям, но он м. привлекаться через межбелковые взаимодействия с помощью различных белков, связывающихся со специфическими последовательностями ДНК, для обеспечения ‘architectural’ активности: он облегчает или стабилизирует сборку мультибелковых комплексов на ДНК, путем нахождения правильного геометрического пути в двойную спираль и путем привлечения к другим ДНК-связывающим белкамi. Hmgb2 сходен с Hmgb1 (более чем на 80% ). Они полностью взаимозаменимы in vitro: оба связывают Hox белки (Zappavigna et al., 1996), рецепторы стероидных гормонов (Boonyaaratanakornkit et al., 1998) и Rag1 recombinase (Aidinis et al., 1999), оба усиливают транскрипционную и рекомбинантную активность своих белков партнеров. Несмотря на сходство Hmgb1 и Hmgb2 их функции не перекрываются полностью. Нуклеотидные последовательности Hmgb1 и Hmgb2 отличаются кодирующими областями. Hmgb2 необходим для прохождения клеточного цикла: экспрессия наиболее высокая в пролиферирующих клетках (Seyedinand Kistler, 1979) и значительно ниже в фибробластах стариков (Ly et al., 2000), Hmgb2 antisense нуклеотиды ингибируют митозы (Yamazaki et al., 1995).

Клетки без Hmgb1 могут выживать, но мутантные мыши погибают сразу же после рождения. Т.к. Hmgb2 присутствует во всех культивируемых клетках и обилен в тимусе, главном источнике HMGB белков, то он рассматривается как повсеместный вариант Hmgb1. У взрослых мышей Hmgb2 ограничен в основном лимфоидными органами и тестисами, хотя во время эмбриогенеза распространен широко. Мыши без Hmgb2 жизнеспособны. Однако, самцы Hmgb2 -/- мыши имеют сниженную фертильность, которая коррелирует с дегенерацией Сертоли и зародышевых клеток в семявыносящих протоках и неподвижностью спермиев. Hmgb2 экспрессируется на очень высоком уровне в первичных сперматоцитах, тогда как едва обнаружим в сперматогониях и удлиняющихся сперматидах.

Hmgb2 по сравнению с Hmgb1 имеет ограниченный паттерн экспрессии, только в специфических клетках и специфических условиях. Самая простая интерпртетация полученных данных та, что Hmgb1 и Hmgb2 действительно функционально эквивалентны и минимум их необходим всегда. Специализированный паттерн экспрессии Hmgb2 м. просто указывать на то, что общее количество Hmgb1 + Hmgb2 , необходимое определенным клеткам или в определенных условиях развития, варьирует. Общий пул Hmgb затем модулируется за счет изменчивости концентрации Hmgb2, тогда как экспрессия Hmgb1 относительно постоянна все время . Делеция Hmgb1 не оказывает влияния на экспрессию Hmgb2, и наоборот. Hmgb2 экспрессируется широко у эмбрионов, но присутствует на низком уровне в большинстве взрослых, а комбинированное отсутствие Hmgb1 и Hmgb2 может приводить к дегенерации клеток.

Hmgb2 -/- имеют пониженную фертильность, которая коррелирует с потерей зародышевых клеток, дефектами сперматид и неподвижностью спермиев. В тестисах Hmgb2 экспрессируется на высоком уровне. Это м. объяснить высокую эффективность cisplatin, противо-опухолевого лекарства, связывающегося ковалентно с ДНК, при лечении тестикулярных опухолей: both Hmgb1 и 2 специфически связывают cisplatin adducts, и препятствуют их репарации (Huang et al., 1994). Hmgb2 белок начинает экспрессироваться внезапно на стадии сперматоцитов, На стадии же сперматид и транскрипция и количество белка резко снижаются. Hmgb1 и Hmgb2 стабильные белки со временем замены через несколько дней, поэтому исчезновение Hmgb2 указывает на его целенаправленную деструкцию. Корреляция между уровнем Hmgb2 и пролиферацией клеток м. указывать на то, что сперматоциты страдают от дефекта в репликации ДНК и мейотического ареста; однако, мейотический арест должен редуцировать количество спермиев, но не вызывать структурные нарушения (Baker et al., 1995; Chaganti and German, 1979). Кроме того мейоз у самок не нарушен. Нарушения Hmgb2-null сперматид и спермиев указывает на то, что дефект в процессе дифференцировки. Hmgb2 вряд ли необходим для конденсации хроматина, скорее он м. нарушать транскрипцию генов , экспрессирующихся одновременно с мейозом у самцов, или в сперматидах непосредственно перед конденсацией хроматина.

Сайт создан в системе uCoz

Reduced fertility and spermatogenesis defects in mice lacking chromosomal protein Hmgb2

Литература