Введение
Семья факторов транскрипции E2F – это группа генов, кодирующих семейство факторов транскрипции (ФТ) у высших эукариотов. Три из них являются активаторами: E2F1, E2F2 и E2F3a. Шесть других действуют как репрессоры: E2F3b, E2F4 и E2F8. Все они участвуют в регуляции клеточного цикла и синтезе ДНК в клетках млекопитающих. Факторы E2F, как ФТ, связываются с консенсусным участком связывания TTTCCCGC (или его незначительными вариациями) в целевой промоторной последовательности.
E2F is a group of genes that encodes a family of transcription factors (TF) in higher eukaryotes. Three of them are activators: E2F1, 2 and E2F3a. Six others act as suppressors: E2F3b, E2F4 8. All of them are involved in the cell cycle regulation and synthesis of DNA in mammalian cells. E2Fs as TFs bind to the TTTCCCGC (or slight variations of this sequence) consensus binding site in the target promoter sequence.
Структура
Рентгеноструктурный анализ показал, что семейство факторов транскрипции E2F имеет структуру, сходную со структурой крылатого геликсного мотива связывания ДНК.
Роль в клеточном цикле
Члены семейства E2F играют ключевую роль в переходе G1/S в клеточном цикле млекопитающих и растений (см. путь клеточного цикла KEGG). Анализ микромассивов ДНК выявляет уникальные наборы целевых промоторов среди членов семейства E2F, что позволяет предположить, что каждый белок выполняет уникальную функцию в клеточном цикле. К транскрипционным мишеням E2F относятся циклины, CDK, регуляторы контрольных точек, белки, участвующие в репарации и репликации ДНК. Тем не менее, существует значительная избыточность функций среди членов семейства. Эмбрионы мышей, у которых отсутствуют E2F1, E2F2 и одна из изоформ E2F3, могут нормально развиваться при экспрессии E2F3a или E2F3b. Семейство E2F обычно разделяют по функциям на две группы: активаторы транскрипции и репрессоры. Активаторы, такие как E2F1, E2F2, E2F3a, стимулируют и способствуют протеканию клеточного цикла, в то время как репрессоры ингибируют клеточный цикл. Однако оба набора E2F имеют схожие домены. E2F1-6 содержат домен гетеродимеризации DP1,2, который позволяет им связываться с белками DP1 или DP2, отдаленно родственными E2F. Связывание с DP1,2 обеспечивает второй сайт связывания ДНК, повышая стабильность связывания E2F. Большинство E2F имеют домен связывания с карманными белками. Карманные белки, такие как pRB и связанные с ними белки p107 и p130, могут связываться с E2F в гипофосфорилированном состоянии. У активаторов связывание E2F с pRB маскирует домен трансактивации, ответственный за активацию транскрипции. У репрессоров E2F4 и E2F5 связывание с карманным белком (чаще с p107 и p130, чем с pRB) опосредует рекрутирование репрессивных комплексов для подавления экспрессии целевых генов. E2F6, E2F7 и E2F8 не имеют сайтов связывания с карманными белками, и механизм их подавления генов неясен. Cdk4(6)/циклин D и cdk2/циклин E фосфорилируют pRB и связанные с ним карманные белки, позволяя им диссоциировать от E2F. Активаторные белки E2F затем могут транскрибировать гены, стимулирующие S-фазу. В клетках REF52 сверхэкспрессия активатора E2F1 способна перевести покоящиеся клетки в S-фазу. Репрессоры E2F4 и 5 не влияют на пролиферацию клеток, но вызывают арест в G1-фазе.
Комплексы E2F/pRb
Туморосупрессорный белок Rb (pRb) связывается с транскрипционным фактором E2F1, предотвращая его взаимодействие с транскрипционным аппаратом клетки. В отсутствие pRb, E2F1 (вместе со своим связывающим партнером DP1) опосредует трансактивацию генов-мишеней E2F1, которые способствуют переходу из фазы G1 в фазу S и прогрессированию фазы S. E2F нацелен на гены, кодирующие белки, участвующие в репликации ДНК (например, ДНК-полимеразу, тимидинкиназу, дигидрофолатредуктазу и cdc6), а также в репликацию хромосом (белок, связывающий начало репликации HsOrc1 и MCM5). Когда клетки не пролиферируют, участки связывания ДНК E2F способствуют транскрипционной репрессии. Эксперименты по определению отпечатков ДНК in vivo, проведенные на промоторах Cdc2 и B myb, показали занятие E2F участками связывания ДНК в фазах G0 и ранней G1, когда E2F входит в транскрипционно-репрессивные комплексы с карманными белками. pRb является одной из мишеней онкогенного белка вируса папилломы человека E7 и белка аденовируса человека E1A. Связываясь с pRb, они блокируют регуляцию транскрипционных факторов E2F и стимулируют клеточный цикл для обеспечения репликации генома вируса.
Активаторы: E2F1, E2F2, E2F3a
Активаторы максимально экспрессируются в поздней фазе G1 и обнаруживаются в ассоциации с промоторами, регулируемыми E2F, во время перехода G1/S. Активация генов E2F 3a происходит после стимуляции факторами роста и последующего фосфорилирования белка ретинобластомы, ингибитора E2F, pRB. Фосфорилирование pRB инициируется комплексом циклина D/cdk4, cdk6 и продолжается комплексом циклина E/cdk2. Сам комплекс циклина D/cdk4,6 активируется сигнальным путем MAPK. При связывании с E2F 3a, pRb может непосредственно подавлять гены-мишени E2F 3a, рекрутируя к промотору комплексы ремоделирования хроматина и ферменты, модифицирующие гистоны (например, гистон-дезацетилазу, HDAC).
Ингибиторы: E2F3b, E2F4, E2F5, E2F6, E2F7, E2F8
E2F3b, E2F4, E2F5 экспрессируются в покоящихся клетках и могут быть обнаружены в ассоциации с E2F-связывающими элементами на целевых промоторах E2F во время фазы G0. E2F4 и E2F5 преимущественно связываются с p107/p130. E2F6 действует как транскрипционный репрессор, но посредством отличного от карманных белков механизма. E2F6 опосредует репрессию посредством прямого связывания с белками поликомбной группы или через образование крупного мультимерического комплекса, содержащего белки Mga и Max. Репрессорные гены E2F7/E2F8, расположенные на 7-й хромосоме, являются факторами транскрипции, отвечающими за регуляцию клеточного цикла, кодирующую белки. Вместе они необходимы для развития целостной, организованной и функциональной структуры плаценты в процессе эмбрионального развития. Хотя специфические молекулярные пути остаются неизвестными, исследователи использовали мышей с кре-линиями, специфичными для плаценты и зародышевых тканей, чтобы определить функции синергических генов E2F7 и E2F8. Мыши с нокаутом по генам E2F7 и E2F8 демонстрируют аномальную пролиферацию трофобластов, сопровождающуюся усиленным клеточным апоптозом. Фенотипически плацента характеризуется нарушениями в клеточной архитектуре, включая крупные скопления недифференцированных трофобластных клеток, не способных к инвазии в материнскую децидуальную оболочку. Белки E2F7 и E2F8 могут функционировать как репрессоры независимо от взаимодействия с DP. Они уникальны наличием дублированного консервативного домена связывания с ДНК, подобного E2F, и отсутствием димеризационного домена DP1,2. Они также, по-видимому, играют роль в ангиогенезе посредством активации сосудистого эндотелиального фактора роста A. При использовании рыбок-зебр были обнаружены серьезные сосудистые дефекты головы и соматических сосудов при истощении E2F7 и E2F8. Транскрипционная программа, антагонизированная E2F3a, была обнаружена и функционирует посредством координации нескольких генов семейства E2F для обеспечения правильного развития плаценты.