Поиск с PudMed в БД Medline на сайте NCBI

Задача: используя поисковую систему PubMed, описать, что известно о данной посттрансляционной модификации гистона H4 в клетках человека.
Моя посттрансляционная модификация: монометиллирование 20-го лизина(К) или H4K20me1
(Проверено после прочтения первых статей по теме. В дальнейшем это сокращение значительно облегчило поиск материала.)

Задача состоит в том, чтобы:

Понять/выдвинуть гипотезу, для чего осуществляется такая модификация.
Какими белками она осуществляется.
Какие белки осуществляют обратную модификацию у человека.

На пути к цели могут быть трудности. Весьма возможно, что конкретный ответ на заданный вопрос еще не опубликован.
Также вполне вероятно, что материалы статей могут частично или полностью противоречить друг другу, что плохо, и требует расшифровки.

Итак, поехали!

Сперва в ознакомительном порядке я использовал несколько общих запросов следующего плана:
(как Вы видите, я сразу начал пользоваться Advanced Search)

запрос: ((histone H4 & human) AND methyllysine[Title/Abstract])
результатов: 15
открытых публикаций: 9 (речь идет о наличии Full Text)
обзоров: 0
Продуктивность таких запросов была довольно низкой, но они позволили мне погрузиться в предмет исследования, найти ключевые слова и активизировать поиск.

На следующем шаге я отказался от расширенного поиска и использовал простые запросы:
№1. (h4k20 & modification & human)
результатов: 10
открытых публикаций: 8
обзоров: 0
(как вы видите, процент Full Text вырос до 80%)

№2. (h4k20 & monomethylation)
результатов: 18
открытых публикаций: 14
обзоров: 2
(Наибольший интерес здесь для меня составили полученные обзоры, опираясь на которые, используя Related citations, ссылки и старые наработки,
я и осветил данную тему.)

По результатам данной работы были составлены следующие коллекции:

Предварительная: Collection1
Окончательная: Collection2

Все статьи, упомянутые в моей работе, имеют полный текст, доступный через Collection2 , цифры после названия статей[999] означают их номер в коллекции.

Как уже говорилось, наиболее полное описание интересующей нас модификации было дано в двух обзорах (разумеется, пришлось читать статьи целиком).

Гипотеза:
В данной работе речь идет о модификации гистонов, то есть очевидно, что ее результаты могут проявиться в сворачивании ДНК, процессах репликации, транскрипции и репарации. Она также может повлиять на клеточный цикл в целом, накопление отдельных белков, жизнеспособность всего организма, а может не проявиться вовсе. Все эти гипотезы так или иначе подтверждены, опровергнуты или еще не исследованы, несмотря на то, что модификация лизина 20 (К20) - первая из исследованных посттрагсляционных модификаций.

В процессе работы с обзором A new regulator of the cell cycle:The PR-Set7 histone methyltransferase by Shumin Wu and Judd C Rice [2]
я выяснил, что, в отличие от низших эукариот, у которых за моно-, ди- и триметиллирование одного а/к остатка отвечает один фермент, у высших эукариот, в том числе и человека, каждой реакции соответствует один белок. В случае монометиллирования это фермент PR-Set7/Set8/KMT5a (даны три названия).
"One of these enzymes, PR-Set7/Set8/KMT5a, is the sole histone methyltransferase responsible for the monomethylation of histone H4 lysine 20 (H4K20me1) in higher eukaryotes."

Авторы обзора, ссылаясь на множество работ, появившихся за последние 10 лет, делают основной акцент на том, что в отсутствии фермента PR-Set7, а значит и H4K20me1, нарушается функционирование ядерного аппарата самых различных организмов, главной причиной чего становятся проблемы при компактизации хроматина.
Цитата:"Drosophila lacking the PR-Set7 orthologue displayed chromosome condensation defects and growth arrest. As expected, PR-Set7-/- mice were lethal with embryos failing to progress past the eight cell stage. The lack of PR-Set7 and H4K20me1 results predominantly in a G2 arrest with cells failing to condense chromosomes. These collective findings indicated that PR-Set7 and H4K20me1 are required for mitotic entry."

Все необходимые ссылки приведены в тексте статьи, я же ограничусь работой, неупомянутой в тексте обзора.

Это статья Histone H4 lysine 20 monomethylation promotes transcriptional repression by L3MBTL1 Kalakonda N, Fischle W, Boccuni P. and others [4] , в которой авторы указывают на роль H4K20me1 в работе супрессора L3MBTL1, подавляющего транскрипцию.
Они рассматривают оба варианта с присутствием и отсутствием H4K20me1 и делают вывод: "Transcriptional repression by L3MBTL1 is enhanced by the H4K20 monomethyltransferase PR-SET7 (to which it binds) but not SUV420H1 (an H4K20trimethylase) or G9a (an H3K9 dimethylase) and knockdown of PR-SET7 decreases H4K20me1 levels and the chromatin association of L3MBTL1. Our studies identify the importance of H4K20 monomethylation and of PR-SET7 for L3MBTL1 function" .

Однако вернемся к рассматриваемому ранее обзору.

Fig.1

В жизненном цикле было показано (Fig.1), что уровень фермента PR-Set7 и H4K20me1 максимален на начальных этапах митоза, однако, в отличие от уровня фермента, уровень H4K20me1 понижается в клетке постепенно, что позволило авторам обзора выдвинуть гипотезу об отсутствии деметилаз для данной модификации.
По результатам дальнейшего поиска я убедился, что это не так.

Включив в запрос слово demethylase, я получил 4 статьи, в том числе "Histone H4K20/H3K9 demethylase PHF8 regulates zebrafish brain and craniofacial development."by Qi HH, Sarkissian M, Hu GQ. and others [3]
В этой работе было доказано, что за деметиллирование H4K20me1 отвечает PHF8, реагируя также с H3K9me1 и me2: "Here we provide multiple lines of evidence establishing PHF8 as the first mono-methyl histone H4 lysine 20 (H4K20me1) demethylase, with additional activities towards histone H3K9me1 and me2"

Особый интерес вызвал у меня обзор H4K20 monomethylation faces the WNT by Schotta G.[1]

В нем наиболее полно рассматривались функции H4K20me1 в клетке, а также выдвигался новый тезис об участии H4K20me1 в активации транскрипции, рассматривалась его связь с Wnt-сигнальным путем.

Что ж, мне остается только присоединиться к следующим словам:
"On the one hand, there are correlative studies that link H4K20me1 with transcriptional activity. On the other hand, several publications demonstrate strong links of H4K20me1 with transcriptional repression and chromatin compaction."

О связи H4K20me1 с компактизацией хроматина мы говорили выше.

В пользу второй роли H4K20me1 как признака трансрипции гена приведу статью Profile of histone lysine methylation across transcribed mammalian chromatin. by Vakoc CR, Sachdeva MM, Wang H, Blobel GA. [5]
В ней анализируется все множество модификаций лизинов в гистонах H3 и H4.

По итогам своей работы авторы утверждают:
"We identify H4K20 monomethylation, a modification previously linked with repression, as a mark of transcription elongation in mammalian cells".
То есть говорят ровно противоположное первой версии, если подходить к вопросу формально.
Однако нужно вспомнить, что уровень H4K20me1 в клетке не всегда одинаков и что в разное время вещество может выполнять различные функции.

Этой же точки зрения придерживаются авторы вышеупомянутого обзора, предполагая, что:
"H4K20me1 is a very dynamic modification and could possibly play different roles, depending on the cell-cycle stage."

Заключение:
Выдвинутые гипотезы о колоссальном разнообразии функций гистона Н4 подтвердилось самым наглядным образом.

Действительно, рассмотрев всего одну посттрансляционную модификацию, мы узнали, насколько обширную роль может выполнять это белок в клетке.
Эта роль еще не исследована полностью, о чем говорят, например, авторы статьи №5, и требует продолжения исследований.

Гистон H4K20me1 может выполнять сразу несколько функций на разных этапах жизни клетки. Его нарушения как правило летальны, а значение огромно, ведь он напрямую связан с организацией ядерного аппарата эукариот, в частности человека.

назад в проекты.html