Diagrama esquemático de las secuencias de aminoácidos de los miembros de la familia E2F ( extremo N a la izquierda, extremo C a la derecha) resaltando las ubicaciones relativas de los dominios funcionales dentro de cada miembro:
Genes
Secuencias de ARNm de E2F1 de Homo sapiens o de proteína E2F1 de la base de datos de proteínas y nucleótidos del NCBI .
Papel de CDK4, ciclo D, Rb y E2F en la regulación del ciclo celular.Descripción general de las vías de transducción de señales implicadas en la apoptosis .
Los miembros de la familia E2F desempeñan un papel importante durante la transición G1/S en el ciclo celular de mamíferos y plantas (véase la vía del ciclo celular KEGG). El análisis de microarrays de ADN revela conjuntos únicos de promotores objetivo entre los miembros de la familia E2F, lo que sugiere que cada proteína tiene un papel único en el ciclo celular. [2] Entre los objetivos transcripcionales de E2F se encuentran las ciclinas , las CDK , los reguladores de puntos de control, las proteínas de reparación y replicación del ADN. No obstante, existe una gran cantidad de redundancia entre los miembros de la familia. Los embriones de ratón que carecen de E2F1, E2F2 y una de las isoformas E2F3, pueden desarrollarse normalmente cuando se expresa E2F3a o E2F3b. [3]
La familia E2F se divide generalmente por función en dos grupos: activadores y represores de la transcripción. Los activadores como E2F1, E2F2, E2F3a promueven y ayudan a llevar a cabo el ciclo celular, mientras que los represores inhiben el ciclo celular. Sin embargo, ambos conjuntos de E2F tienen dominios similares. E2F1-6 tienen el dominio de heterodimerización DP1,2 que les permite unirse a DP1 o DP2, proteínas lejanamente relacionadas con E2F. La unión con DP1,2 proporciona un segundo sitio de unión al ADN, lo que aumenta la estabilidad de unión de E2F. [4] La mayoría de los E2F tienen un dominio de unión a proteínas de bolsillo . Las proteínas de bolsillo como pRB y las proteínas relacionadas p107 y p130, pueden unirse a E2F cuando están hipofosforiladas. En los activadores, se ha demostrado que la unión de E2F con pRB enmascara el dominio de transactivación responsable de la activación de la transcripción. [5] En los represores E2F4 y E2F5, la unión de proteínas de bolsillo (más a menudo p107 y p130 que pRB) media el reclutamiento de complejos de represión para silenciar genes diana. [6] E2F6, E2F7 y E2F8 no tienen sitios de unión de proteínas de bolsillo y su mecanismo para el silenciamiento génico no está claro. Cdk4(6)/ciclina D y cdk2/ciclina E fosforilan pRB y proteínas de bolsillo relacionadas, lo que les permite disociarse de E2F. Las proteínas activadoras E2F pueden entonces transcribir genes promotores de la fase S. En las células REF52, la sobreexpresión del activador E2F1 es capaz de empujar a las células quiescentes a la fase S. [7] Mientras que los represores E2F4 y 5 no alteran la proliferación celular, median el arresto G1. [2]
Los niveles de activadores de E2F son cíclicos y alcanzan su máxima expresión durante G1/S. Por el contrario, los represores de E2F se mantienen constantes, especialmente porque suelen expresarse en células quiescentes. En concreto, E2F5 solo se expresa en células terminalmente diferenciadas en ratones. [2] El equilibrio entre el represor y el activador de E2F regula la progresión del ciclo celular. Cuando se eliminan las proteínas de la familia de activadores de E2F, los represores se activan para inhibir los genes diana de E2F. [8]
Complejos E2F/pRb
La proteína supresora de tumores Rb (pRb) se une al factor de transcripción E2F1 impidiendo que interactúe con la maquinaria de transcripción de la célula. En ausencia de pRb, E2F1 (junto con su socio de unión DP1) media la transactivación de los genes diana de E2F1 que facilitan la transición G1/S y la fase S. E2F se dirige a los genes que codifican proteínas implicadas en la replicación del ADN (por ejemplo, la ADN polimerasa , la timidina quinasa , la dihidrofolato reductasa y cdc6 ) y la replicación cromosómica (proteína de unión al origen de replicación HsOrc1 y MCM5 ). Cuando las células no están proliferando, los sitios de unión del ADN de E2F contribuyen a la represión transcripcional. Los experimentos de huella in vivo obtenidos en los promotores Cdc2 y B-myb demostraron la ocupación del sitio de unión del ADN de E2F durante G0 y principios de G1, cuando E2F está en complejos represores transcripcionales con las proteínas de bolsillo.
pRb es uno de los objetivos de la proteína oncogénica E7 del virus del papiloma humano y de la proteína E1A del adenovirus humano . Al unirse a pRB, detienen la regulación de los factores de transcripción E2F y dirigen el ciclo celular para permitir la replicación del genoma del virus.
Activadores: E2F1, E2F2, E2F3a
Los activadores se expresan al máximo en las últimas fases de G1 y se pueden encontrar asociados a promotores regulados por E2F durante la transición G1/S. La activación de los genes E2F-3a se produce tras la estimulación del factor de crecimiento y la posterior fosforilación de la proteína de retinoblastoma inhibidora de E2F, pRB . La fosforilación de pRB se inicia mediante el complejo ciclina D / cdk4 , cdk6 y continúa mediante ciclina E/cdk2. La propia ciclina D/cdk4,6 se activa mediante la vía de señalización MAPK .
Cuando se une a E2F-3a, pRb puede reprimir directamente los genes diana de E2F-3a reclutando complejos de remodelación de cromatina y actividades modificadoras de histonas (por ejemplo, histona desacetilasa, HDAC ) al promotor.
Inhibidores: E2F3b, E2F4, E2F5, E2F6, E2F7, E2F8
E2F3b, E2F4 y E2F5 se expresan en células quiescentes y se pueden encontrar asociados con elementos de unión a E2F en los promotores diana de E2F durante la fase G0. E2F-4 y 5 se unen preferentemente a p107/p130.
El E2F-6 actúa como un represor transcripcional, pero a través de una manera distinta, independiente de la proteína de bolsillo. El E2F-6 media la represión mediante la unión directa a las proteínas del grupo polycomb o mediante la formación de un gran complejo multimérico que contiene las proteínas Mga y Max.
Los genes represores E2F7/E2F8, ubicados en el cromosoma 7, son factores de transcripción responsables de la regulación del ciclo celular mediante la codificación de proteínas. Juntos, son esenciales para el desarrollo de una estructura placentaria intacta, organizada y funcional durante el desarrollo embrionario. Si bien las vías moleculares específicas siguen siendo desconocidas, los investigadores han utilizado ratones cre específicos de linaje placentario y fetal para determinar las funciones de los genes sinérgicos E2F7 y E2Fhe8. Los ratones knock-out, sin E2F7 y E2F8, dan como resultado una proliferación trofoblástica anormal acompañada de una apoptosis celular avanzada. Fenotípicamente, la placenta presenta alteraciones en la arquitectura celular que incluyen grandes grupos de células trofoblásticas indiferenciadas, que no han logrado invadir la decidua materna. [9] Las proteínas E2F7 y E2F8 pueden funcionar como represores independientemente de la interacción con DP. Son únicas en tener un dominio de unión al ADN similar a E2F conservado duplicado y en carecer de un dominio de dimerización DP1,2. También parecen desempeñar un papel en la angiogénesis a través de la activación del factor de crecimiento endotelial vascular A. Utilizando pez cebra, se descubrieron defectos vasculares graves de la cabeza y los vasos somáticos cuando los animales se vieron privados de E2F7 y E2F8. [10] Antagonizado por E2F3a, se ha descubierto un programa transcripcional que funciona a través de la coordinación de múltiples genes en la familia E2F para asegurar el desarrollo adecuado de la placenta.
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