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H2AFX

El miembro X de la familia de histonas H2A (abreviado habitualmente como H2AX ) es un tipo de proteína histona de la familia H2A codificada por el gen H2AFX . Una forma fosforilada importante es γH2AX (S139), que se forma cuando aparecen roturas de doble cadena.

En los seres humanos y otros eucariotas , el ADN se envuelve alrededor de octámeros de histonas , que consisten en histonas centrales H2A, H2B , H3 y H4 , para formar cromatina . H2AX contribuye a la formación de nucleosomas , la remodelación de la cromatina y la reparación del ADN , y también se utiliza in vitro como un ensayo para roturas de doble cadena en dsADN .

Formación de γH2AX

La H2AX se fosforila en la serina 139, y luego se denomina γH2AX, como una reacción en las roturas de doble cadena del ADN (DSB) . Las quinasas de la familia PI3 ( Ataxia telangiectasia mutada , ATR y DNA-PKcs) son responsables de esta fosforilación, especialmente ATM. La modificación puede ocurrir accidentalmente durante el colapso de la horquilla de replicación o en respuesta a la radiación ionizante, pero también durante procesos fisiológicos controlados como la recombinación V(D)J. γH2AX es un objetivo sensible para observar las DSB en las células. Sin embargo, la presencia de γH2AX por sí sola no es evidencia de las DSB. [5] El papel de la forma fosforilada de la histona en la reparación del ADN está en discusión, pero se sabe que debido a la modificación, el ADN se vuelve menos condensado, lo que potencialmente permite espacio para el reclutamiento de proteínas necesarias durante la reparación de las DSB. Los experimentos de mutagénesis han demostrado que la modificación es necesaria para la formación adecuada de focos inducidos por radiación ionizante en respuesta a roturas de doble cadena, pero no es necesaria para el reclutamiento de proteínas al sitio de las DSB.

Función

Respuesta al daño del ADN

La variante de histona H2AX constituye aproximadamente entre el 2 y el 25 % de las histonas H2A en la cromatina de los mamíferos. [6] Cuando se produce una ruptura de doble cadena en el ADN, se produce una secuencia de eventos en los que se altera H2AX.

Muy pronto después de una rotura de doble cadena, una proteína específica que interactúa con y afecta la arquitectura de la cromatina se fosforila y luego se libera de la cromatina. Esta proteína, la proteína heterocromatina 1 (HP1)-beta ( CBX1 ), está unida a la histona H3 metilada en la lisina 9 (H3K9me). La liberación de la mitad del máximo de HP1-beta del ADN dañado ocurre en un segundo. [7] Una alteración dinámica en la estructura de la cromatina es desencadenada por la liberación de HP1-beta. Esta alteración en la estructura de la cromatina promueve la fosforilación de H2AX por ATM , ATR y DNA-PK , [8] permitiendo la formación de γH2AX (H2AX fosforilada en la serina 139). γH2AX puede detectarse tan pronto como 20 segundos después de la irradiación de las células (con formación de rotura de doble cadena de ADN), y la mitad de la acumulación máxima de γH2AX ocurre en un minuto. [6] La cromatina con γH2AX fosforilado se extiende hasta aproximadamente un millón de pares de bases en cada lado de una rotura de doble cadena de ADN. [6]

Luego, la MDC1 (proteína 1 del punto de control del daño del ADN mediadora) se une a γH2AX y el complejo γH2AX/MDC1 organiza otras interacciones en la reparación de la rotura de doble cadena. [9] Las ligasas de ubiquitina RNF8 y RNF168 se unen al complejo γH2AX/MDC1, ubiquitilando otros componentes de la cromatina. Esto permite el reclutamiento de BRCA1 y 53BP1 a la cromatina γH2AX/MDC1 larga y modificada. [9] Otras proteínas que se ensamblan de manera estable en la extensa cromatina modificada con γH2AX son el complejo MRN (un complejo proteico que consta de Mre11 , Rad50 y Nbs1 ), RAD51 y la quinasa ATM . [10] [11] Otros componentes de reparación del ADN, como RAD52 y RAD54, interactúan de forma rápida y reversible con los componentes centrales asociados de forma estable con la cromatina modificada por γH2AX. [11] El nivel constitutivo de expresión de γH2AX en células vivas, sin tratar con agentes exógenos, probablemente representa un daño al ADN causado por oxidantes endógenos generados durante la respiración celular. [12]

En la remodelación de la cromatina

El empaquetamiento del ADN eucariota en cromatina presenta una barrera para todos los procesos basados ​​en el ADN que requieren el reclutamiento de enzimas a sus sitios de acción. Para permitir la reparación del ADN, la cromatina debe ser remodelada .

γH2AX, la forma fosforilada de H2AX, está involucrada en los pasos que conducen a la descondensación de la cromatina después de las roturas de la doble cadena de ADN. γH2AX no causa, por sí mismo, la descondensación de la cromatina, pero dentro de los 30 segundos de radiación ionizante , la proteína RNF8 puede detectarse en asociación con γH2AX. [13] RNF8 media la descondensación extensa de la cromatina, a través de su interacción posterior con CHD4 , [14] un componente del complejo de remodelación de nucleosomas y desacetilasa NuRD .

γH2AX como ensayo para detectar roturas de doble cadena

Un ensayo para γH2AX generalmente refleja la presencia de roturas de doble cadena en el ADN, aunque el ensayo también puede indicar otros fenómenos menores. [15] Por un lado, evidencia abrumadora apoya una fuerte correlación cuantitativa entre la formación de focos de γH2AX y la inducción de roturas de doble cadena del ADN después de la exposición a radiación ionizante , con base en rendimientos absolutos y distribuciones inducidas por unidad de dosis. [15] Por otro lado, no solo se ha informado de la formación de focos de γH2AX distintos, sino también de la inducción de señales pannucleares de γH2AX como una reacción celular a varios factores estresantes distintos de la radiación ionizante. [16] La señal de γH2AX siempre es más fuerte en las roturas de doble cadena del ADN que en la cromatina no dañada. [16] Se cree que γH2AX en la cromatina no dañada posiblemente se genera a través de la fosforilación directa de H2AX por quinasas activadas, muy probablemente difundiéndose desde los sitios de daño del ADN. Al utilizar γH2AX como marcador de roturas de doble cadena, es importante reconocer que es un indicador indirecto que puede ser útil para representar la reparación de daños en el ADN. No representa las roturas de doble cadena en sí mismas y esto requiere una consideración cuidadosa al interpretar los datos de dichos ensayos. [17]

El ensayo γH2AX tiene varias desventajas, por lo que se han creado nuevos ensayos. [18]

Interacciones

Se ha demostrado que H2AX interactúa con:

Referencias

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Lectura adicional