teksti

CHD1-geeni koodaa ubiquitously expressed ATP-dependent kromatin remodeling protein that regulating the opening of kromatin and is a role in transkription (summary by Pilarowski et al., 2018).

Kloonaus ja ilmentyminen

Delmas et al eristi hiiren geenin ”kromodomain helicase DNA-binding protein-1” (Chd1). (1993) etsiessään proteiineja, jotka sitovat DNA: n promoottorielementtiä. Kromatiinin (chromatin organization modifier) domeenien ja SNF2: een liittyvän helicase/ATPase-domeenin esiintyminen johti spekulaatioihin, että tämä geeni säätelee kromatiinin rakennetta tai geenin transkriptiota. Woodage ym. (1997) kloonattu ja luonnehdittu 3 uutta ihmisen geenit liittyvät hiiren chd1 geeni, kutsutaan chd1, CHD2 (602119), ja CHD3 (602120). Ihmisen chd1 koodaa 1,709-aminohapon ennustettua proteiinia, joka jakaa 95,5% identiteetin 1,711-aminohapon hiiren chd1-polypeptidin kanssa. Sekvenssitietokantojen tutkiminen paljasti useita toisiinsa liittyviä geenejä, joista useimpien ei tiedetty muistuttavan hiiren Chd1: tä, jolloin saatiin yhteensä 12 erittäin säilynyttä CHD-geeniä niinkin moninaisilta eliöiltä kuin hiivalta ja nisäkkäiltä. Sekvenssivaihtelun pääalue on proteiinien C-terminaalisessa osassa, joka on hiiren Chd1: ssä DNA: han sitoutuva alue. Saccharomyces cerevisiae-bakteerin ainoan CHD-geenin kohdennettu deleetio osoitti, että deleetiokannat eivät olleet yhtä herkkiä kuin wildtype 6-atsaurasiilin sytotoksiselle vaikutukselle. Tämä havainto ehdotti Woodage et al. (1997) että tehostettu transkriptiopidätys RNA polymeraasi II: n taukopaikoissa 6-atsaurasiilin aiheuttaman nukleotidipoolivajeen vuoksi väheni deleetiokannassa ja että hiiva CHD1 esti transkriptiota. Tämä havainto sekä muiden proteiinien tunnetut roolit kromosomin tai SNF2: een liittyvien helikaasi-/Atpaasidomeenien kanssa viittasivat siihen, että CHD-geenien aiheuttama geeniekspression muutos saattaa tapahtua kromatiinin rakennetta muuttamalla, mikä voisi muuttaa transkriptiolaitteen pääsyä sen kromosomipohjaiseen DNA-malliin.

Hiivasaaga (Spt-Ada-Gcn5-asetyylitransferaasi) ja SLIK (Sagan kaltainen) ovat 2 erittäin homologista ja säilyvää multisubunit-HAT-kompleksia, jotka ensisijaisesti asetyloivat histoneja H3 (KS. 602810) ja H2B (KS.609904) sekä deubikvitinaattihistonia H2B. Pray-Grant ym. (2005) tunnisti kromatiinin remodeling protein Chd1: n Sagan ja SLIKIN komponenttina. Heidän havaintonsa osoittivat, että 1 Chd1: n 2 kromodomaanista vaikuttaa nimenomaan Histoni H3: n metyloituneeseen lys4-merkkiin, joka liittyy transkriptiotoimintaan. Lisäksi SLIK-kompleksissa ilmeni metyloidun substraatin lisääntynyttä asetylaatiota, ja tämä aktiivisuus riippui funktionaalisesta metyyliä sitovasta kromodomaiinista sekä in vitro että In vivo.

Flanagan et al. (2005) kuvaili ihmisen chd1-kromodomaanien tandemjärjestelyn rakennetta ja sen vuorovaikutusta histonihännän kanssa. Toisin kuin HP1 (KS.604478) ja Polycomb (KS. 602770) – proteiinit, jotka käyttävät yksittäisiä kromodomaineja sitoutuakseen metyloituun Histoni H3-häntäänsä, CHD1: n 2 kromodomainia toimivat vuorovaikutuksessa 1 metyloidun H3-hännän kanssa. Flanagan ym. (2005) osoitti, että ihmisen chd1-kaksoiskromodomainit kohdistuvat lysiini-4-metyloituun Histoni H3-pyrstöön (H3K4me), joka on aktiivisen kromatiinin tunnusmerkki. Metyyliammoniumtunnistuksessa on mukana 2 aromaattista jäännöstä, ei HP1-ja Polysombiproteiinien kromodomaineissa käytettävää 3-jäämäistä aromaattista häkkiä. Lisäksi chd1: n chromodomain 1: ssä olevat ainutlaatuiset insertit estävät HP1: ssä ja Polycombissa nähdyn H3: n pyrstösidonnan odotetun kohdan, vaan ohjaavat H3: n sidonnan uraan interchromodomain-liitoksessa.

Gaspar-Maia et al. (2009) osoitti, että kromatiinin remodeling factor Chd1 tarvitaan ylläpitämään pluripotenttien hiiren alkion kantasolujen avointa kromatiinia. Chd1 on eukromatiiniproteiini, joka liittyy aktiivisten geenien promoottoreihin, ja chd1: n alasääntely johtaa heterokromatiinin kertymiseen. Chd1 – vajavaiset alkion kantasolut eivät ole enää pluripotentteja, koska ne eivät kykene synnyttämään primitiivistä endodermia ja niillä on suuri taipumus hermoston erilaistumiseen. Lisäksi tarvitaan chd1: tä fibroblastien tehokkaaseen uudelleenohjelmointiin pluripotenttiseen kantasolutilaan. Gaspar-Maia ym. (2009) totesi, että Chd1 on välttämätön alkion kantasolujen avoimelle kromatiinille ja pluripotenssille sekä somaattisten solujen uudelleenohjelmoinnille pluripotenttitilaan.

Zhao et al. (2017) pyrki tunnistamaan ”synteettiset-välttämättömät” geenit syövässä: ne, jotka on joskus poistettu joissakin syövissä, mutta ovat lähes aina säilyttää yhteydessä tietyn kasvain-vaimentimen puutos. He esittivät, että tällaiset synteettiset-välttämättömät geenit olisivat terapeuttisia kohteita syövissä, joissa on erityisiä tuumorinvaimentimen puutteita. Tunnettujen synteettisten ja letaalien interaktioiden lisäksi tämä lähestymistapa paljasti kromatiinin helikaasin DNA: ta sitovan tekijän CHD1: n PTEN (601728)-puutteellisten syöpien oletettavana synteettisenä välttämättömänä geeninä. PTEN-puutteellisissa eturauhas-ja rintasyövissä CHD1: n pieneneminen perusteellisesti ja erityisesti hillitsi solujen proliferaatiota, soluelinaikaa ja tuumorigeenistä potentiaalia. Mekanistisesti funktionaalinen PTEN stimuloi CHD1 degron domeenien gsk3-beeta (605004)-välitteistä fosforylaatiota, joka edistää chd1: n hajoamista beta-TrCP (BTRC; 603482)-välitteisen ubikitinaatio-proteasomireitin kautta. Vastaavasti PTEN-puutos johtaa chd1: n stabiloitumiseen, mikä puolestaan sitoo trimetyylilysiini-4-histonin H3 (H3K4me3; katso 602810) muutos protumorigeenisen TNF (191160)-NF-kappa-B (katso 164011) – geeniverkon transkription aktivoimiseksi. Zhao ym. (2017) totesi, että heidän tutkimuksensa yksilöi uuden PTEN-reitin syövässä ja tarjosi kehyksen ”seurattavien” tavoitteiden löytämiselle syövissä, joissa on erityisiä tuumorisuppressoripuutoksia.

Woodage et al. (1997) kartoitti ihmisen CHD1-geenin arvoon 5q15-q21 Ceph YAC-kirjaston PCR-seulonnalla.

molekyyligenetiikka

5: llä tytöllä, joilla on pilarowski-Bjornssonin oireyhtymä (PILBOS; 617682), Pilarowski et al. (2018) tunnistettu heterotsygoottisia missense-mutaatioita CHD1-geenissä (KS.esim. 602118.0001-602118.0004). He tunnistivat heterotsygoottisen mutaation CHD1: ssä toisella tytöllä, jolla oli neurokehityshäiriö, mutta hänellä oli myös biallelisia, todennäköisesti patogeenisiä mutaatioita WDR62-geenissä (613583), joten sitä ei tutkittu enempää. Kaikki potilaat tunnistettiin whole-exome-sekvensointitutkimuksissa ja yhteistyössä muiden tutkijoiden kanssa GeneMatcher-tietokannan kautta. Kaikilla viidellä jäljellä olevalla potilaalla oli mutaatioita, jotka vaikuttivat arginiinin menetykseen, ja useat mutaatiot sijaitsivat rakenteellisesti tärkeillä alueilla. Yhdeltä potilaalta saadut solut osoittivat suljetun kromatiinimuunnoksen (H3K27me3) lisääntyneen maailmanlaajuisesti verrattuna kontrollisoluihin, mikä viittaa siihen, että mutaatiolla oli toiminnallisia vaikutuksia. Muilla potilailla ei tehty in vitro funktionaalisia tutkimuksia eikä potilassolututkimuksia. Kirjoittajat tunnistivat 3 aiemmin kuvattua potilasta suurissa tutkimuksissa autistisille henkilöille, joilla oli de novo missense (L1016V ja R1203Q) ja nonsense (Leu1517fsTer) mutaatioita CHD1-geenissä; näissä raporteissa esitetyt fenotyyppiset tiedot olivat kuitenkin rajalliset. Lisäksi oli raportoitu rgmb-geenin (612687) ja suurimman osan CHD1-geenistä sisältävää deleetiota, mutta tällä lapsella ei ollut neurologisen kehityksen poikkeavuuksia. Pilarowski ym. (2018) totesi, että chd1-geenin missense-mutaatiot voivat aiheuttaa neurodevelopmentaalisia vikoja dominoivan negatiivisen vaikutuksen kautta eikä haploinsufficiency-ilmiön kautta.