Histone acetyltransferase (HATs)Edit
Histone Acetyltransferases, também conhecidas como HATs, são uma família de enzimas que acetilam as caudas das histonas do nucleossoma. Esta, e outras modificações, são expressas com base nos diferentes estados do ambiente celular. Muitas proteínas com capacidades acetilantes foram documentadas e, após algum tempo, foram categorizadas com base nas semelhanças de sequência entre elas. Estas semelhanças são altas entre os membros de uma família, mas os membros de famílias diferentes mostram muito pouca semelhança. Algumas das principais famílias identificadas até o momento são as seguintes.
Família GNATEdit
Controle Geral Não-Depressivo 5 (Gcn5) – relacionadas às N-Acetyltransferases (GNATs) é uma das muitas famílias estudadas com habilidades de acetilação. Esta superfamília inclui os fatores Gcn5 que estão incluídos nos complexos SAGA, SLIK, STAGA, ADA e A2, Gcn5L, p300/CREB-fator associado à proteína de ligação (PCAF), Elp3, HPA2 e HAT1. As principais características da família GNAT incluem os domínios HAT com aproximadamente 160 resíduos de comprimento e um bromodomínio conservado que foi descoberto como um motivo de alvo acetil-lisina. O Gcn5 demonstrou ser acetilato de substratos quando faz parte de um complexo. Foi descoberto que o Gcn5 recombinante está envolvido na acetilação das histórias do H3 do nucleossoma. Em menor extensão, também se verificou a acetilação dos histones H2B e H4 quando envolvidos com outros complexos. O PCAF tem a capacidade de atuar como proteína HAT e histonas de acetilato, pode acetilar proteínas não-histônicas relacionadas à transcrição, assim como atuar como coactivador em muitos processos, incluindo miogênese, ativação mediada por receptores nucleares e ativação sinalizada por fatores de crescimento. Elp3 tem a capacidade de acetilar todas as subunidades histônicas e também mostra envolvimento na holoenzima RNA polimerase II.
família MYSTEdit
MOZ (Monocytic Leukemia Zinc Finger Protein), Ybf2/Sas3, Sas2 e Tip60 (Tat Interacting Protein) compõem o MYST, outra família bem conhecida que exibe capacidades de acetilação. Esta família inclui Sas3, acetiltransferase essencial relacionada com SAS (Esa1), Sas2, Tip60, MOF, MOZ, MORF, e HBO1. Os membros desta família têm múltiplas funções, não só com genes ativadores e silenciadores, mas também afetam o desenvolvimento e têm implicações nas doenças humanas. Sas2 e Sas3 estão envolvidos no silenciamento da transcrição, MOZ e TIF2 estão envolvidos na formação de produtos de transclocação leucêmica, enquanto MOF está envolvido na compensação da dosagem em Drosophila. O MOF também influencia a espermatogênese em camundongos, pois está envolvido na expansão da fosforilação de H2AX durante os estágios de leptóteno para paquíteno da meiose. Os domínios HAT para esta família são aproximadamente 250 resíduos que incluem os domínios ricos em cisteína, ligantes de zinco, bem como os cromodomínios N-terminais. As proteínas MYST Esa1, Sas2 e Sas3 são encontradas em leveduras, MOF é encontrado em Drosophila e ratos enquanto Tip60, MOZ, MORF, e HBO1 são encontrados em humanos. Tip60 tem papéis na regulação da transcrição de genes, HBO tem impacto no processo de replicação do DNA, MORF é capaz de acetilar histonas livres (especialmente H3 e H4), bem como histonas nucleossomais.
família p300/CBPEditar
Proteína associada ao E1Adenoviral de 300kDa (p300) e a proteína de ligação CREB (CBP) constituem a próxima família de HATs. Esta família de HATs contém domínios HAT que são aproximadamente 500 resíduos de comprimento e contêm bromodomínios bem como três domínios ricos em cisteína-histidina que ajudam nas interacções proteicas. Estes HATs são conhecidos por acetilar todas as subunidades do histone no nucleossoma. Eles também têm a capacidade de acetilar e mediar proteínas não-histônicas envolvidas na transcrição e também estão envolvidos no ciclo celular, diferenciação e apoptose.
Outros HATsEdit
Existem outras proteínas que têm habilidades de acetilação mas diferem em estrutura para as famílias mencionadas anteriormente. Um HAT é chamado de coactivador de receptores de esteróides 1 (SRC1), que tem um domínio HAT localizado no extremo C da proteína, juntamente com um domínio básico de hélice loop-helix e domínios PAS A e PAS B com um receptor LXXLL que interage no meio. Outro é o ATF-2 que contém um domínio de ativação transcripcional (ACT) e um domínio básico de encadernação de DNA (bZip) com um domínio HAT no meio. O último é o TAFII250 que tem um domínio Kinase na região N-terminus, dois bromodomínios localizados na região C-terminus e um domínio HAT localizado no meio.
Histone deacetylase (HDACs)Edit
Há um total de quatro classes que categorizam as Deacetylases de Histone (HDACs). A classe I inclui os HDACs 1, 2, 3, e 8. A Classe II é dividida em dois subgrupos, Classe IIA e Classe IIB. A Classe IIA inclui os HDACs 4, 5, 7 e 9, enquanto a Classe IIB inclui os HDACs 6 e 10. A Classe III contém os Sirtuins e a Classe IV contém apenas o HDAC11. As classes de proteínas HDAC são divididas e agrupadas com base na comparação com as homologias de sequência de Rpd3, Hos1 e Hos2 para os HDACs Classe I, HDA1 e Hos3 para os HDACs Classe II e as sirtuínas para os HDACs Classe III.
HDACsEdit Classe I
HDAC1 & HDAC2Edit
HDAC1 & HDAC2 estão na primeira classe de HDACs estão mais intimamente relacionados entre si. Ao analisar as sequências gerais de ambos os HDACs, verificou-se que a sua semelhança é aproximadamente 82% homóloga. Estas enzimas foram encontradas inativas quando isoladas, o que levou à conclusão de que elas devem ser incorporadas com cofactores a fim de ativar suas habilidades de desacetilase. Existem três grandes complexos proteicos nos quais o HDAC 1 & 2 pode se incorporar. Estes complexos incluem o Sin3 (nomeado após a sua proteína característica mSin3A), Nucleosome Remodelling and Deacetylating Complex (NuRD), e Co-REST. O complexo Sin3 e o complexo NuRD contêm ambos HDACs 1 e 2, a proteína 48 associada a Rb (RbAp48) e RbAp46 que compõem o núcleo de cada complexo. No entanto, podem ser necessários outros complexos para iniciar o máximo de actividade disponível. Os HDACs 1 e 2 podem também ligar-se directamente a proteínas de ligação ao ADN, tais como Yin e Yang 1 (YY1), proteína de ligação Rb 1 e Sp1. Os HDACs 1 e 2 foram encontrados para expressar funções reguladoras em genes-chave do ciclo celular, incluindo p21.
Atividade destes HDACs pode ser afetada pela fosforilação. Uma quantidade aumentada de fosforilação (hiperfosforilação) leva ao aumento da atividade da deacetilase, mas degrada a formação complexa entre os HDACs 1 e 2 e entre HDAC1 e mSin3A/YYY1. Uma quantidade inferior à normal de fosforilase (hipofosforilação) leva a uma diminuição na quantidade de atividade da deacetilase, mas aumenta a quantidade de formação complexa. Estudos de mutação constataram que a fosforilação maior ocorre nos resíduos Ser421 e Ser423. De fato, quando esses resíduos sofreram mutação, observou-se uma redução drástica na quantidade de atividade de desacetilação. Esta diferença no estado de fosforilação é uma forma de manter um nível óptimo de fosforilação para garantir que não há sobre ou sub expressão da desacetilação. Os HDACs 1 e 2 só foram encontrados exclusivamente no núcleo. Em ratos HDAC1 knockout (KO), foi encontrado que os ratos morreram durante a embriogênese e mostraram uma redução drástica na produção, mas aumentaram a expressão dos inibidores de Cyclin-Dependent Kinase Inhibitors (CDKIs) p21 e p27. Nem mesmo a upregulação dos outros HDACs Classe I poderia compensar a perda do HDAC1. Esta incapacidade de recuperação do HDAC1 KO leva os investigadores a acreditar que existem tanto singularidades funcionais para cada HDAC como uma conversa cruzada regulamentar entre os factores.
HDAC3Edit
HDAC3 foi considerado como estando mais intimamente relacionado com o HDAC8. O HDAC3 contém uma região não-conservada na região terminal C que foi considerada necessária para a repressão transcripcional, bem como sua atividade de diacetilase. Também contém duas regiões, uma chamada Sinal de Localização Nuclear (NLS), bem como um Sinal de Exportação Nuclear (NES). O NLS funciona como um sinal para a ação nuclear enquanto um NES funciona com HDACs que executam trabalho fora do núcleo. A presença de ambos os sinais para HDAC3 sugere que ele viaja entre o núcleo e o citoplasma. O HDAC3 até interagiu com a membrana plasmática. O HDAC3 deve utilizar o mediador silencioso para receptores de ácido retinóico e hormônio tireoidiano (SMRT) e fatores do co-repressor do receptor nuclear (N-CoR) a fim de ativá-lo. Ao fazê-lo, ele ganha a capacidade de co-precipitar com os HDACs 4, 5 e 7. O HDAC3 também pode ser encontrado complexado juntamente com a proteína relacionada ao HDAC (HDRP). Os HDACs 1 e 3 foram encontrados para mediar as interacções Rb-RbAp48 o que sugere que ele funciona na progressão do ciclo celular. O HDAC3 também mostra envolvimento na auto-renovação de células-tronco e um papel independente de transcrição na mitose.
HDAC8Edit
HDAC8 foi encontrado como sendo mais similar ao HDAC3. Sua principal característica é seu domínio catalítico que contém uma região NLS no centro. Foram encontradas duas transcrições deste HDAC que incluem uma transcrição de 2.0kb e uma transcrição de 2.4kb. Ao contrário das outras moléculas do HDAC, quando purificado, este HDAC mostrou ser enzimaticamente activo. Neste ponto, devido à sua recente descoberta, ainda não se sabe se é regulado por complexos proteicos co-repressores. Os bloqueios do Norte revelaram que diferentes tipos de tecidos mostram graus variados de expressão do HDAC8, mas tem sido observado em músculos lisos e pensa-se que contribuem para a contratilidade.
HDACsEdit Classe II
HDACsEdit Classe IIA
Os HDACs HDACs Classe IIA incluem HDAC4, HDAC5, HDAC7 e HDAC9. Os HDACs 4 e 5 são muito parecidos um com o outro, enquanto o HDAC7 mantém uma semelhança com ambos. Foram descobertas três variantes de HDAC9 incluindo HDAC9a, HDAC9b e HDAC9c/HDRP, enquanto que se suspeitou de mais. Descobriu-se que as variantes do HDAC9 têm semelhanças com o resto dos HDACs de Classe IIA. Para o HDAC9, as variantes de emenda podem ser vistas como uma forma de criar um “mecanismo de ajuste fino” para diferenciação dos níveis de expressão na célula. Diferentes tipos de células podem tirar vantagem e utilizar diferentes isoformas da enzima HDAC9, permitindo diferentes formas de regulação. Os HDACs 4, 5 e 7 têm seus domínios catalíticos localizados no terminal C juntamente com uma região NLS, enquanto o HDAC9 tem seu domínio catalítico localizado no terminal N. Entretanto, o HDAC9 variante HDAC9c/HDRP não tem um domínio catalítico, mas tem uma semelhança de 50% com o N-terminus dos HDACs 4 e 5.
Para os HDACs 4, 5 e 7, foram descobertos domínios de ligação conservados que ligam para a proteína de ligação C-terminal (CtBP), fator realçador de miócitos 2 (MEF2) e 14-3-3. Todos os três HDACs funcionam para reprimir o fator de transcrição miogênica MEF2, que tem um papel essencial na diferenciação muscular como fator de transcrição de ligação do DNA. A ligação dos HDACs ao MEF2 inibe a diferenciação muscular, que pode ser revertida pela ação da Ca2+/calmodulino-cinase dependente (CaMK) que funciona para dissociar o complexo HDAC/MEF2 pela fosforilização da porção HDAC. Eles têm sido vistos como envolvidos na hipertrofia celular na diferenciação do controle muscular, bem como na hipertrofia celular nos tecidos musculares e cartilagíneos. Os HDACs 5 e 7 demonstraram trabalhar em oposição ao HDAC4 durante a regulação da diferenciação muscular, de modo a manter um nível adequado de expressão. Tem havido evidências de que estes HDACs também interagem com o HDAC3 como um factor de co-recrutamento dos factores SMRT/N-CoR no núcleo. A ausência da enzima HDAC3 mostrou levar à inactividade, o que leva os investigadores a acreditar que os HDACs 4, 5 e 7 ajudam a incorporar recrutadores de ligação de ADN para os complexos HDAC3 que contêm HDAC localizados no núcleo. Quando o HDAC4 é eliminado em ratos, estes sofrem de uma hipertrofia condrócita pronunciada e morrem devido a uma ossificação extrema. O HDAC7 demonstrou suprimir a apoptose dependente de Nur77. Esta interacção leva a um papel na expansão clonal das células T. Os ratos HDAC9 KO sofrem de hipertrofia cardíaca, que é exacerbada em ratos que são duplos KO para HDACs 9 e 5,
Classe IIBEdit
Classe IIB HDACs incluem HDAC6 e HDAC10. Estes dois HDACs estão mais intimamente relacionados um com o outro na sequência geral. No entanto, o domínio catalítico do HDAC6 é mais semelhante ao HDAC9. Uma característica única do HDAC6 é que ele contém dois domínios catalíticos em tandem um do outro. Outra característica única do HDAC6 é o domínio HDAC6-, SP3 e Brap2 relacionado com o motivo do dedo de zinco (HUB) no terminal C, que mostra algumas funções relacionadas com a ubiquitinação, o que significa que este HDAC é propenso à degradação. O HDAC10 também tem dois domínios catalíticos. Um domínio ativo está localizado no terminal N e um putativo domínio catalítico está localizado no terminal C juntamente com um domínio NES. Dois supostos domínios de ligação Rb também foram encontrados no HDAC10, o que mostra que ele pode ter papéis na regulação do ciclo da célula. Foram encontradas duas variantes do HDAC10, ambas com ligeiras diferenças de comprimento. O HDAC6 é o único HDAC que mostra atuar na tubulina, atuando como uma deacetylase tubulínica que ajuda na regulação da motilidade celular dependente do microtubo. É encontrado principalmente no citoplasma, mas sabe-se que é encontrado no núcleo, complexado juntamente com o HDAC11. A HDAC10 tem actuado nos HDACs 1, 2, 3 (ou SMRT), 4, 5 e 7. Foram apresentadas algumas provas de que também pode ter pequenas interacções com o HDAC6. Isto leva os investigadores a acreditar que o HDAC10 pode funcionar mais como um recrutador do que como um factor de desactivação. No entanto, experimentos conduzidos com HDAC10 realmente mostraram atividade de deseacetilação.
HDACsEdit Classe IV
HDAC11Edit
HDAC11 mostrou estar relacionado aos HDACs 3 e 8, mas sua seqüência geral é bem diferente dos outros HDACs, levando-o a estar em sua própria categoria. O HDAC11 tem um domínio catalítico localizado no seu termo N. Não foi encontrado incorporado em nenhum complexo HDAC, como o Nurd ou SMRT, o que significa que pode ter uma função especial exclusiva para si próprio. Foi descoberto que o HDAC11 permanece principalmente no núcleo.