Кіріспе

Транскрипция факторларының отбасы
E2F – жоғары эукариоттарда транскрипция факторларының (TF) отбасын кодтайтын гендер тобы. Олардың үшеуі белсендіреді: E2F1, 2 және E2F3a. Алтысы болса тежейді: E2F3b, E2F4 және E2F8. Олардың барлығы сүтқоректілер жасуша циклын реттеуге және ДНК синтезіне қатысады. E2F транскрипция факторлары ретінде, мақсатты промотор тізбегіндегі TTTCCCGC (немесе осы тізбектің шағын өзгерістері) консенсустық байланыс орнына байланысады.

Құрылымы

Рентгендік кристаллографиялық талдау E2F транскрипция факторларының қанатты спираль тәрізді ДНК-ға байланысатын мотивке ұқсас құрылымы бар екенін көрсетті.

Жасушалық циклдағы рөлі

E2F отбасы мүшелері сүтқоректілер мен өсімдіктер клетка циклында G1/S кезеңінде маңызды рөл атқарады (KEGG клетка циклы жолы). ДНК микроматрицасының талдауы E2F отбасы мүшелері арасындағы мақсатты промоторлардың ерекше жиынтығын көрсетеді, бұл әрбір ақуыздың жасуша циклында ерекше рөлі бар екенін ұсынады. E2F транскрипциялық мақсаттарының арасында циклиндер, CDK-лар, бақылау бекеттерін реттегіштер, ДНК жөндеу және репликация ақуыздары бар. Дегенмен, отбасы мүшелері арасында айтарлықтай қайталау бар. E2F1, E2F2 және E2F3 изоформаларының біреуі жоқ тышқан эмбриондары, E2F3a немесе E2F3b экспрессияланғанда қалыпты дамуы мүмкін. E2F отбасы, әдетте, функциясы бойынша екі топқа бөлінеді: транскрипция активаторлары және репрессорлары. E2F1, E2F2, E2F3a сияқты активаторлар жасуша циклын ілгерілетеді және оның жүзеге асуына көмектеседі, ал репрессорлар жасуша циклын тежейді. Алайда, E2F-тің екі жиынтығының да ұқсас домендері бар. E2F1-6 DP1,2 гетеродимеризациялық доменін қамтиды, бұл оларға DP1 немесе DP2 ақуыздарына – E2F-ке алыс туысқан ақуыздарға – байланысуға мүмкіндік береді. DP1,2-мен байланысу екінші ДНК байланысу орнын қамтамасыз етеді, бұл E2F байланысының тұрақтылығын арттырады. Көптеген E2F ақуыздарында қалталы ақуыз байланысу домені бар. pRB және p107 және p130 сияқты қалталы ақуыздар гипофосфорилирленген кезде E2F-ке байланыса алады. Активаторларда E2F-тің pRB-мен байланысуы транскрипцияны белсендіруге жауапты трансактивация доменін жасыратыны көрсетілген. E2F4 және E2F5 репрессорларында қалталы ақуызға байланысу (pRB-ге қарағанда көбінесе p107 және p130) мақсатты гендерді үнсіздендіру үшін репрессиялық кешендерді тартуға көмектеседі. E2F6, E2F7 және E2F8 ақуыздарында қалталы ақуызға байланысу орындары жоқ және генді үнсіздендіру механизмі белгісіз. Cdk4(6)/циклин D және cdk2/циклин E pRB және оған байланысты қалталы ақуыздарды фосфорилейді, бұл оларға E2F-тен ажырауға мүмкіндік береді. Активатор E2F ақуыздары S фазасын ынталандыратын гендерді транскрипциялай алады. REF52 жасушаларында активатор E2F1-дің жоғары экспрессиясы тыныш жасушаларды S фазасына итеруге қабілетті. E2F4 және 5 репрессорлары жасушалардың көбеюін өзгертпесе де, G1 тоқтауын қамтамасыз етеді.

E2F/pRb кешендері

Rb ісікке қарсы ақуыз (pRb) E2F1 транскрипция факторына байланысып, оның жасушаның транскрипциялық машинасымен өзара әрекеттесуіне тосқауыл қояды. pRb болмаған жағдайда, E2F1 (өзінің байланысу серігі DP1-мен бірге) G1/S кезеңіне өтуді және S фазасын жеңілдететін E2F1 нысаналық гендерінің трансактивациясын жасайды. E2F ДНК репликациясына қатысатын белоктарды кодтайтын гендерді (мысалы, ДНК полимеразасы, тимидинкиназа, дигидрофолат редуктазасы және cdc6) және хромосомалық репликацияға қатысатын (репликация басталу орнымен байланысатын HsOrc1 және MCM5 ақуыздары) нысаналайды. Жасушалар көбеймейтін кезде, E2F ДНК байланысу орындары транскрипциялық репрессияға үлес қосады. Cdc2 және B myb промоторларында жүргізілген in vivo іздену эксперименттері G0 және ерте G1 кезеңдерінде, E2F қалта ақуыздарымен транскрипциялық репрессивтік кешендерде болған кезде, E2F ДНК байланысу орындарының иеленуін көрсетті. pRb – онкогенді адам папиллома вирусының E7 ақуызы мен адам аденовирусының E1A ақуызының нысаналарының бірі. Олар pRb-мен байланысып, E2F транскрипция факторларын реттеуді тоқтатып, вирустың геномдық репликациясын жүзеге асыру үшін жасуша циклін итермелейді.

Активаторлар: E2F1, E2F2, E2F3a

Активаторлар G1 фазасының соңында ең жоғары деңгейде экспрессияланады және G1/S өту кезінде E2F реттелетін промоторлармен байланыста табылады. E2F 3a гендерінің белсенділігі өсу факторларының стимуляциясынан және одан кейін E2F ингибиторы – ретинобластома ақуызының (pRB) фосфорилирленуінен кейін жүзеге асады. pRB-нің фосфорилирленуі циклин D/cdk4, cdk6 кешенімен басталып, циклин E/cdk2 арқылы жалғасады. Циклин D/cdk4,6 өзі MAPK сигналдық жолы арқылы белсендіріледі. E2F 3a-мен байланысқанда, pRb хроматин құрылымын өзгерту кешендерін және гистонды модификациялау белсенділігін (мысалы, гистон деацетилазасы, HDAC) промоторға тарту арқылы E2F 3a нысаналық гендерін тікелей басады.

Ингибиторлар: E2F3b, E2F4, E2F5, E2F6, E2F7, E2F8

E2F3b, E2F4, E2F5 тынығуындағы жасушаларда экспрессияланады және G0 фазасында E2F мақсатты промоторларындағы E2F байланыстыру элементтерімен байланысты болуы мүмкін. E2F 4 және 5 p107/p130-ға артықшылықты түрде байланысады. E2F 6 транскрипциялық репрессор ретінде әрекет етеді, бірақ қалталы белоктан тәуелсіз, ерекше механизм арқылы. E2F 6 поликомб тобының ақуыздарына тікелей байланысу арқылы немесе Mga және Max ақуыздарын қамтитын ірі мультимерлік кешен құру арқылы репрессияға қатысады. 7-хромосомада орналасқан E2F7/E2F8 репрессорлық гендері – белок кодтаушы жасуша циклын реттеуге жауапты транскрипциялық факторлар. Олар бірлесіп, эмбриондық даму кезінде плацентаның толық, ұйымдасқан және функционалды құрылымын қалыптастыру үшін маңызды. Нақты молекулалық жолдар әлі белгісіз болғанымен, зерттеушілер плацента мен ұрықтық тектік кре-тышқандарын пайдаланып, синергиялық E2F7 және E2F8 гендерінің функцияларын анықтады. E2F7 және E2F8 жетіспейтін нокаут тышқандарда жасуша апоптозымен бірге трофобласттардың қалыптан тыс көбеюі байқалады. Фенотиптік тұрғыдан плацентада жасушалық архитектураның бұзылуы байқалады, соның ішінде аналық децидуаға енуге сәтсіз аяқталған, дифференциацияланбаған трофобласт жасушаларының ірі кластерлері бар. E2F7 және E2F8 ақуыздары DP өзара әрекеттесуіне тәуелсіз репрессорлар ретінде жұмыс істей алады. Олар ДНК байланыстыру домені сияқты дубликатталған, сақталған E2F доменімен және DP1,2 димеризациялық доменінің болмауымен ерекшеленеді. Сондай-ақ, олар қан тамыр эндотелийлік өсу факторы А-ның белсендірілуі арқылы ангиогенезде де рөл атқарады. Зевра балықтарын қолдану арқылы E2F7 және E2F8 жетіспейтін жануарларда бас және соматикалық тамырлардың ауыр зақымдары анықталды. E2F3a-ға қарсы әрекет ететін транскрипциялық бағдарлама табылды, ол плацентаның дұрыс дамуын қамтамасыз ету үшін E2F отбасының бірнеше гендерін үйлестіру арқылы жұмыс істейді.