Роль Ring1

Julie K. Stock, Sara Giadrossi, Miguel Casanova, Emily Brookes, Miguel Vidal, Haruhiko Koseki, Neil Brockdorff, Amanda G. Fisher & Ana Pombo Ring1-mediated ubiquitination of H2A restrains poised RNA polymerase II at bivalent genes in ES cells. Nature Cell Biol. 25 Nov 2007 (doi: 10.1038/ncb1663) Article
...RING1-обусловленное моноубиквитилирование H2A и играет ключевую роль в поддержании Pol II в ранее не озарактеризовонном состоянии готовности... Рисунки к статье FURTHER READING Guenther, M. G., Levine, S. S., Boyer, L. A., Jaenisch, R. & Young, R. A. A chromatin landmark and transcription initiation at most promoters in human cells. Cell 130, 77–88 (2007) Article	Понимание молекулярных механизмов, которые позволяют embryonic stem (ES) клеткам сомо-обновляться и сохранять при этом потенциал дифференцироваться в разные типы клеток открывает дверь для использования в клеточной заместительной медицине. Группа, руководимая Ana Pombo и Amanda Fisher предоставила новую механистическую информацию о плюрипотентности ES клеток, показав, что RING1, член семейства polycomb repressor complex-1 (PRC1) family, удерживает транскрипционное состояние онтогенетических регуляторных генов, готовым к будущей экспрессии. Транскрипция генов с помощью RNA polymerase II (Pol II) точно регулируется процессом, который нуждается в инициации транскрипции, сопровождаемой продуктивной элонгацией, чтобы генерировать мРНК полной длины. Многие факторы, которые контролируют транскрипцию, как известно, модифицируют хроматин. Но ES клетки обладают необычным профилем хроматина: многие онтогенетические гены регуляторы ('bivalent' гены), которые ещё не экспрессируются маркированы с помощью гистоновых модификаций, которые типичны как для транскрипционно активного, так и репрессивного хроматина. Недавние исследования всего генома клеток человека Guenther et al. показали, что большинство генов, которые ранее рассматривались как неактивные (т.к. они не давали обнаружимых транскриптов) обладают гистоновыми метками, которые обычно ассоциируют с активной транскрипцией. Более того, иммунопреципитация хроматина, купированная с анализом микромассивов ДНК (ChIP-chip), с использованием антител, специфичных для формы Pol II, которая инициирует транскрипцию, показала, что Pol II рекрутирована на большинство белок-кодирующих генов, но не завершает элонгацию. Итак, каков же механизм, который удерживает Pol II в готовности и предупреждает продукцию и накопление транскриптов мРНК? Чтобы ответить на этот вопрос, Pombo с коллегами исследовали связывание различных фосфорилированных форм Pol II с множественными бивалентными генами в ES клетках мышей. Они установили, что Pol II, которая фосфорилирована по Ser5 (Ser5P), который ассоциирован с инициацией транскрипции, присутствует на промоторах и кодирующих областях таких генов. Однако, фосфорилирование по Ser2 (Ser2P), который, как известно, маркирует элонгацию транскриптов, отсутствует. Эти наблюдения коррелируют с очень низкими уровнями транскрипции бьивалентных локусов, обнаруживаемых в ES клетках. Сходным образом столь же обильна фосфорилированная по Ser5P, RING1B, ubiquitin E3 лигаза, которая катализирует моноубиквитилирование гистона H2A по Lys119 (метка генной репрессии). Является ли RING1B недостающим звеном, которое ответственно за поддержание Pol II в конформации готовности? Ответ, да. Используя индуцибельную систему нокаута авт. истощали RING1 в недифференцированных ES клетках. Это вызывало глобальное снижение убиквитилирования H2A, а также приводило к дерепрессии генов, ассоциированных с дифференцировкой ES-клеток. Однако не наблюдалось увеличения фосфорилирования по Ser2P бивалентных локусов и изменения уровня Ser5P. Авт. полагают, что в бивалентных генах RING1-обусловленное моноубиквитилирование H2A играет ключевую роль в поддержании Pol II в ранее не охарактеризованной конформации готовности за счет предупреждения элонгации транскриптов. Является ли это генеральным регуляторным механизмом транскрипции генов, предстоит исследовать.

Понимание молекулярных механизмов, которые позволяют embryonic stem (ES) клеткам сомо-обновляться и сохранять при этом потенциал дифференцироваться в разные типы клеток открывает дверь для использования в клеточной заместительной медицине. Группа, руководимая Ana Pombo и Amanda Fisher предоставила новую механистическую информацию о плюрипотентности ES клеток, показав, что RING1, член семейства polycomb repressor complex-1 (PRC1) family, удерживает транскрипционное состояние онтогенетических регуляторных генов, готовым к будущей экспрессии.

Транскрипция генов с помощью RNA polymerase II (Pol II) точно регулируется процессом, который нуждается в инициации транскрипции, сопровождаемой продуктивной элонгацией, чтобы генерировать мРНК полной длины. Многие факторы, которые контролируют транскрипцию, как известно, модифицируют хроматин. Но ES клетки обладают необычным профилем хроматина: многие онтогенетические гены регуляторы ('bivalent' гены), которые ещё не экспрессируются маркированы с помощью гистоновых модификаций, которые типичны как для транскрипционно активного, так и репрессивного хроматина.

Недавние исследования всего генома клеток человека Guenther et al. показали, что большинство генов, которые ранее рассматривались как неактивные (т.к. они не давали обнаружимых транскриптов) обладают гистоновыми метками, которые обычно ассоциируют с активной транскрипцией. Более того, иммунопреципитация хроматина, купированная с анализом микромассивов ДНК (ChIP-chip), с использованием антител, специфичных для формы Pol II, которая инициирует транскрипцию, показала, что Pol II рекрутирована на большинство белок-кодирующих генов, но не завершает элонгацию.

Итак, каков же механизм, который удерживает Pol II в готовности и предупреждает продукцию и накопление транскриптов мРНК? Чтобы ответить на этот вопрос, Pombo с коллегами исследовали связывание различных фосфорилированных форм Pol II с множественными бивалентными генами в ES клетках мышей. Они установили, что Pol II, которая фосфорилирована по Ser5 (Ser5P), который ассоциирован с инициацией транскрипции, присутствует на промоторах и кодирующих областях таких генов. Однако, фосфорилирование по Ser2 (Ser2P), который, как известно, маркирует элонгацию транскриптов, отсутствует. Эти наблюдения коррелируют с очень низкими уровнями транскрипции бьивалентных локусов, обнаруживаемых в ES клетках. Сходным образом столь же обильна фосфорилированная по Ser5P, RING1B, ubiquitin E3 лигаза, которая катализирует моноубиквитилирование гистона H2A по Lys119 (метка генной репрессии).

Является ли RING1B недостающим звеном, которое ответственно за поддержание Pol II в конформации готовности? Ответ, да. Используя индуцибельную систему нокаута авт. истощали RING1 в недифференцированных ES клетках. Это вызывало глобальное снижение убиквитилирования H2A, а также приводило к дерепрессии генов, ассоциированных с дифференцировкой ES-клеток. Однако не наблюдалось увеличения фосфорилирования по Ser2P бивалентных локусов и изменения уровня Ser5P.

Авт. полагают, что в бивалентных генах RING1-обусловленное моноубиквитилирование H2A играет ключевую роль в поддержании Pol II в ранее не охарактеризованной конформации готовности за счет предупреждения элонгации транскриптов. Является ли это генеральным регуляторным механизмом транскрипции генов, предстоит исследовать.