Особенности локализации обработки протеазы Arg-X в супраструктурах интерфазного хроматина в условиях остановки клеточного цикла бутиратом натрия при индукции роста морфогенеза зрелых эмбрионов зимней и яровой пшеницы
Автор: Иванов Р.С., Иванова Е.А., Вафина Г.Г.
Журнал: Журнал стресс-физиологии и биохимии @jspb
Статья в выпуске: 3 т.12, 2016 года.
Бесплатный доступ
2132/5000 Основным свойством многих организмов является способность чувствовать, оценивать направление действия сигнала и реагировать на условия окружающей среды. Известно, что хроматин играет важную роль в организации регуляции активности генов. Однако наше понимание того, как состояние организации супраструкции хроматина и его белков реагирует не только на изменения окружающей среды, но и на развитие конкретных сигналов, остается в значительной степени неясным. В ходе этой работы мы проанализировали результат различных способов модификации хроматина: регуляторную обработку Arg-X протеазой и ингибирование деацетилирования белка бутиратом натрия. Бутират натрия вызывает остановку клеточного цикла в фазе G0 / G1 и способствует длительности транскрипционной активности хроматина. Эксперименты по молекулярно-генетическому состоянию хроматиновой матрицы проводились при индукции морфогенеза роста в физиологический период поглощения активной воды зрелых семян и зародышей пшеницы, которые целенаправленно трансформировались и формировались в различных условиях окружающей среды. Во время целенаправленной, долговременной трансформации яровой пшеницы Артемовка в озимую пшеницу Мироновская 808, а последняя из них снова в Мироновскую яровую пшеницу при остановке клеточного цикла в фазе G0 / G1, в основном происходит активная обработка Arg-X протеазой при уровень негистонных белков и гистоны линкеров хроматина супраструктур. Мы предполагаем, что регуляторная протеолитическая обработка и продление ацетилирования белков может быть взаимосвязана в регуляции конформационных переходов хроматина на разных уровнях его организации: как супраструктуры, так и на более глубоком протеомном уровне негистонных и гистоновых блоков и имеют свои особенности в период активации транскрипции. Мы надеемся, что особенности изучения мест регулятивного протеолиза в условиях ингибирования деацетилирования в весенних и зимних формах пшеницы могут дать новую возможность для понимания эпигенетического кода растений с целью повышения урожайности и качества сельскохозяйственных культур.
Короткий адрес: https://sciup.org/14323996
IDR: 14323996
Список литературы Особенности локализации обработки протеазы Arg-X в супраструктурах интерфазного хроматина в условиях остановки клеточного цикла бутиратом натрия при индукции роста морфогенеза зрелых эмбрионов зимней и яровой пшеницы
- Angel A., Song J., Yang H., Questa J.I., Dean C. and Howard M. (2015) Vernalizing cold is registered digitally at FLC. Proc Natl Acad Sci U S A., 112(13), 4146-4151 DOI: 10.1073/pnas.1503100112
- Azad G.K. and Tomar R.S. (2014) Proteolytic clipping of histone tails: the emerging role of histone proteases in regulation of various biological processes. Mol Biol Rep., 41(5), 2717-2730 DOI: 10.1007/s11033-014-3181-y
- Berry S. and Dean C. (2015) Environmental perception and epigenetic memory: mechanistic insight through FLC. Plant J., 83(1), 133-148 DOI: 10.1111/tpj.12869
- Bondarenko M. T., Maljuchenko N. V., Valieva M. E., Gerasimova N. S., Kulaeva O. I., Georgiev P. G. and Studitskij V. M. (2015) Struktura i funkcii shaperona gistonov FACT. Molekuljarnaja biologija, 49(6), 891-904.
- Bose P., Dai Y. and Grant S. (2014) Histone deacetylase inhibitor (HDACI) mechanisms of action: emerging insights. Pharmacol Ther., 143(3), 323-336 DOI: 10.1016/j.pharmthera.2014.04.004
- Dhaenens M., Glibert P., Meert P., Vossaert L. and Deforce D. (2014) Histone proteolysis: A proposal for categorization into clipping and degradation. Bioessays, 37(1), 70-79 DOI: 10.1002/bies.201400118
- Dong K, Zhen S, Cheng Z, Cao H, Ge P. and Yan Y. (2015) Proteomic Analysis Reveals Key Proteins and Phosphoproteins upon Seed Germination of Wheat (Triticum aestivum L.). Front Plant Sci., 6, 1017 DOI: 10.3389/fpls.2015.01017
- Ellis R. (1990) Molecular chaperones: the plant connection. Science, 250(4983), 954-959
- Grant S. and Dai Y. (2012) Histone deacetylase inhibitors and rational combination therapies. Adv Cancer Res., 116, 199-237 DOI: 10.1016/B978-0-12-394387-3.00006-9
- Ivanov R.S., Tereshchenko L.M., Vafina G.H. and Ivanova E.A. (2015) Molecular mechanisms of processing proteome reorganization of interphase chromatin during stress and adaptation to winter in wheat. Journal of stress physiology & biochemistry, 11(2), 5-15.
- Ivanova E.A. (1972) Frakcionirovanie rastitel'nyh gistonov na kolonkah s amberlitom IRC-50. Materialy III-j nauchnoj konferencii molodyh uchenyh. Ufa, 54-55.
- Ivanova E.A., Giljazetdinov S.Y. and Ahmetov R.R. (1975) Modifikacija gistonov rastenij i vlijanie fitogormonov na intensivnost' jetogo processa. Rastitel'nye belki i ih biosintez. M.: Nauka, 301-305
- Ivanova E.A. (1977) Modifikacija gistonov u rastenij i ee fiziologicheskoe znachenie: Dis. Kand. Biol. Nauk. M.: IFR AN SSSR. 150.
- Ivanova E.A. and Davletova R.G. (1986) Aktivnost' tripsinopodobnyh proteinaz i ih ingibitorov v kletochnyh jadrah prorostkov ozimyh i jarovyh pshenic. Jekologicheskie aspekty gomeostaza v biocenoze. Ufa. 34-43.
- Ivanova E.A. and Ahmetov R.R. (1987) Modifikacija negistonovyh belkov v prorostkah rastenij. Fiziologija rastenij, 34(3), 507-512.
- Ivanova E.A. and Vafina G.H. (1992) Sposob poluchenija jadernyh frakcij, obladajushhih proteinaznoj i ingibirujushhej aktivnost'ju. Avtorskoe svidetel'stvo № 1733471.
- Ivanova E.A. and Vafina G.H. (1998) Fiziologicheskaja rol' proteoliticheskoj aktivnosti kletochnyh jader v period geterotrofnoj fazy ontogeneza pshenicy. Fiziologija i biohimija kul'turnyh rastenij, 30(6), 472-475.
- Ivanova Е.A. and Vafina G.H. (2010) Sposob ocenki vlijanija ingibitora deacetilirovanija belkov na indukciju rostovogo morfogeneza rastenij. Patent № 2404585.
- Ivanova E.A. and Vafina G.H. (2011) Sposob preparativnogo vydelenija osnovnyh belkov iz suprastruktur kletochnyh jader rastenij. Patent № 2408602.
- Ivanova E.A., Vafina G.H. and Ivanov R.S. (2014) Analiz lokalizacii proteazochuvstvitel'nyh sajtov Arg-Xvdinamike suprastruktur interfaznogo hromatina pri indukcii rostovogo morofgeneza zrelyh zarodyshej jarovoj i ozimoj pshenicy. Fiziologija rastenij i genetika, 46(3), 202-211.
- Ivanova E.A., Vafina G.H. and Ivanov R.S. (2015a) Initial morphogenetic features of proteome of suprastructures of interphase chromatin for germination of mature germs in conditions of adapting to winter in wheat. Journal of stress physiology & biochemistry, 11(4), 29-42.
- Ivanova Е.A., Vafina G.H. and Ivanov R.S. (2015b) Supramolekuljarno-biohimicheskij podhod k analizu reorganizacii interfaznogo hromatina pshenicy v uslovijah stressa. Izvestija ufimskogo nauchnogo centra RAN, 3, 36-42.
- Ivanova Е.A., Vafina G.H. and Ivanov R.S. (2015c) Fiziologicheskie i molekuljarno-geneticheskie osobennosti zrelyh zarodyshej pshenic sformirovavshihsja v uslovijah jekologicheskogo stressa. Izvestija ufimskogo nauchnogo centra RAN, 4(1), 60-64.
- Konarev V.G. (2001) Morfogenez i molekuljarno-biologicheskij analiz rastenij. SPb.: VIR,. 370s.
- Len Zh-M. (1998) Supramolekuljarnaja himija: Koncepcii i perspektivy: Per. s angl. Novosibirsk: Nauka, 334.
- Li M, An F, Li W, Ma M, Feng Y, Zhang X. and Guo H. (2015) DELLA Proteins Interact with FLC to Repress the Flowering Transition. J Integr Plant Biol., 20 DOI: 10.1111/jipb.12451
- Ljubitelev A.V., Nikitin D.V., Shajtan A.K., Studitskij V.M. and Kirpichnikov M.P. (2016) Struktury i funkcii linkernyh gistonov. Biohimija, 81(3), 329-338
- Lutova L.A. (2010) Genetika razvitija rastenij: dlja biologicheskih special'nostej universitetov. 2-e izd. pererab. i dop. SPb.: Izd-vo N-L. 432 s.
- Majdzadeh N., Morrison B.E. and D'Mello S.R. (2009) Class IIA HDACs in the regulation of neurodegeneration. Front Biosci. 13, 1072-1082
- Panda P., Chaturvedi M.M., Panda A.K., Suar M. and Purohit J.S. (2013) Purification and characterization of a novel histone H2A specific protease (H2Asp) from chicken liver nuclear extract. Gene, 512, 47-54 DOI: 10.1016/j.gene.2012.09.098
- Parbin S., Kar S., Shilpi A., Sengupta D., Deb M., Rath S.K. and Patra S.K. (2013) Histone Deacetylases: A Saga of Perturbed Acetylation Homeostasis in Cancer. Journal of Histochemistry & Cytochemistry, 62(1), 11-33 DOI: 10.1369/0022155413506582
- Purohit J.S., Chaturvedi M.M. and Panda P. (2012) Histone Proteases: The tale of tail clippers. Int. J. Int sci. Inn. Tech. Sec. B, 1(1), 51-60
- Razin S.V. (2006) Prostranstvennaja organizacija jeukarioticheskogo genoma i rabota jepigeneticheskih mehanizmov. Genetika, 42(12), 1605-1614.
- Razin S.V., Borunova V.V., Jarovaja O.V. and Vaseckij E.S. (2014) Jadernyj matriks i strukturno-funkcional'naja kompartmentalizacija jadra jeukarioticheskoj kletki. Biohimija, 79(7), 770-781.
- Rosato R.R. and Grant S. (2005) Histone deacetylase inhibitors: insights into mechanisms of lethality. Expert Opin Ther Targets, 9(4), 809-824
- Schones D.E, Cui K., Cuddapah S., Roh T.Y., Barski A., Wang Z., Wei G. and Zhao K. (2008) Dynamic regulation of nucleosome positioning in the human genome. Cell, 132, 887-898 DOI: 10.1016/j.cell.2008.02.022
- Schubert I. and Shaw P. (2011) Organization and dynamics of plant interphase chromosomes. Trends in Plant Science, 16(5), 273-281
- Shogren-Knaak M., Ishii H., Sun J.M., Pazin M.J., Davie J.R. and Peterson C.L. (2006) Histone H4-K16 acetylation controls chromatin structure and protein interactions. Science, 311, 844-847
- Smith E.L., De Lange R.J. and Bonner J. (1970) Chemistry and biology of histones. Physiol. Revs., 50(2), 159-170
- Telles E. and Seto E. (2012) Modulation of Cell Cycle Regulators by HDACs. Front Biosci (Schol Ed), 4, 831-839
- Tom R. (2002) Strukturnaja ustojchivost' i morfogenez. M.: Logos, p. 9, 280
- Turk B., Turk D. and Turk V. (2012) Protease signalling: the cutting edge. The EMBO Journal, 31, 1630-1643 DOI: 10.1038/emboj.2012.42
- Vossaert L., Meert P., Scheerlinck E., Glibert P., Van Roy N., Heindryckx B., De Sutter P., Dhaenens M. and Deforce D. (2014) Identification of histone H3 clipping activity in human embryonic stem cells. Stem Cell Res., 13(1), 123-134 DOI: 10.1016/j.scr.2014.05.002
- Wang Z., Zang C., Cui K., Schones D.E., Barski A., Peng W. and Zhao K. (2009) Genome-wide mapping of HATs and HDACs reveals distinct functions in active and inactive genes. Cell, 138(5), 1019-1031 DOI: 10.1016/j.cell.2009.06.049
- Wang Z., Cao H., Chen F. and Liu Y. (2014) The roles of histone acetylation in seed performance and plant development. Plant Physiol Biochem., 84, 125-33 DOI: 10.1016/j.plaphy.2014.09.010
- Wolffe A.P. and Hayes J.J. (1999) Chromatin disruption and modification. Nucleic Acids Res., 27(3), 711-720