Роль білків hmg в активації транскрипції

Назва HMG (див. також розділ 3) об'єднує три, структурно абсолютно різні, родини білків. Але всі вони задіяні до системи регуляції транскрипції в еукаріотів.

Рис. 6.19. Послідовність подій при активації β-інтерферонового промотора.

HMGA – невпорядковані поліпептиди, що містять у своєму складі три так звані АТ-гаки – елементи амінокислотної послідовності, здатні впізнавати короткі (4-5 пар основ), часто присутні в промоторах, АТ-збагачені ділянки ДНК (див. рис. 3.16, б). Невпорядковані частини поліпептидного ланцюга, які з'єднують АТ-гаки, мають спорідненість до певних транскрипційних факторів. Отже, зв'язування HMGA може ініціювати збірку енхансосоми. Гени HMGA активуються у результаті численних шляхів сигнальної трансдукції.

Один з прикладів участі HMGA в активації транскрипції представлено на рис. 6.19. HMGA зв'язується у лінкері між двома позиційованими нуклеосомами у промоторі β-інтерферонового гена. На цьому “зародковому“ елементі відбувається збірка енхансосоми, до складу якої рекрутується гістон-ацетилтрансферазний комплекс. Ацетильовані Lys впізнаються іншою НАТ, яка продовжує процес ацетилювання, а також відбувається збірка преініціаторного комплексу – включаючи РНК-полімеразу ІІ, але за виключенням TFIID. Ацетильовані Lys та інші компоненти енхансосоми рекрутують SWI/SNF, який змінює позицію нуклеосоми ІІ (рис. 6.19), що вона закривала ТАТА-бокс. Внаслідок цього нарешті зв'язується TFIID, і запускається транскрипція.

Білки HMGA не обов'язково виступають активаторами транскрипції – вони можуть також блокувати сайти зв'язування транскрипційних факторів, сприяючи репресії певних промоторів.

HMGВ – невеликі глобулярні білки, що містять один (дріжджі, комахи, рослини) або два (хребетні) HMG-бокси (див. рис. 3.17). У клітинних ядрах ссавців HMGВ присутні у значній кількості – до 10-20 копій на одну нуклеосому. Не дуже міцне (на невеликий проміжок часу) зв'язування HMG-бокса з маленьким жолобком ДНК індукує значний вигин на ~80° (див. розділ 3). Відповідно, білки HMGВ є загальними лабілізаторами структури хроматину (їх називають також архітектурними білками або хроматиновими шаперонами), що діють за принципом “торкнувся та пішов“. Після зв'язування та дисоціації HMGВ може нічого не відбутися. Але вигин, який індукується HMG-боксом може або підвищити спорідненість транскрипційних факторів, або додатково стабілізувати структуру енхансосоми (рис. 6.20). Далі HMGВ може або залишитись у складі енхансосоми, або дисоціювати, замінившись на інші транскрипційні фактори.

Рис. 6.20. Залучення білків HMGВ до збірки енхансосоми.

Рис. 6.21. Залучення білків HMGВ до ремоделювання хроматину.

Крім того, білки HMGВ є конкурентами гістона Н1: їх зв'язування з ДНК на вході до нуклеосоми полегшує тимчасову деконденсацію хроматинової фібрили. Завдяки зв'язуванню з ДНК на вході до нуклеосоми HMGВ виступає також як кофактор комплексів ремоделювання родини Swi/Snf: вигин, що індукується HMG-боксом, полегшує випетлювання ДНК на поверхні нуклеосоми, яке мігрує всередину нуклеосомної ДНК (рис. 6.21). Ремоделюванню за таким механізмом сприяє не обов'язково білок HMGВ – HMG-бокси часто містяться також у складі самих комплексів ремоделювання.

HMGN – невпорядковані поліпептиди довжиною близько 100 амінокислот. За рахунок позитивно зарядженої частини ланцюга взаємодіють з ДНК всередині нуклеосоми. Негативно заряджена частина молекули конкурує з ДНК за гістонові хвости. У результаті HMGN, який накопичується у транскрипційно активних ділянках, сприяє деконденсації хроматинової фібрили. Взаємодія HMGN з нуклеосомою – слабка, тобто він, як і HMGВ, лише на короткий час підвищує доступність ДНК для інших елементів системи активації транскрипції.