Просмотр кода страницы UBTF

{{Локус|17|q|21.31|gene=UBTF|display=title}}
{{Ген}}
'''UBTF''' ({{lang-en|upstream binding transcription factor, RNA polymerase I}}, другие названия UBF; UBF1; UBF2; UBF-1; NOR-90) — [[ядрышко]]вый [[транскрипционный фактор]], регулирующий [[Транскрипция (биология)|транскрипцию]] [[ген]]ов [[рРНК]] {{нп5|РНК-полимераза I|РНК-полимеразой I|en|RNA polymerase I}} и ряд других процессов. У [[человек]]а кодируется геном ''UBTF'', расположенным на [[17-я хромосома человека|17-й хромосоме]]<ref name="ncbi">{{cite web |url=https://www.ncbi.nlm.nih.gov/gene?Db=gene&Cmd=ShowDetailView&TermToSearch=7343 |title=UBTF upstream binding transcription factor, RNA polymerase I [ Homo sapiens (human) ] |access-date=2017-10-03 |archive-date=2019-02-18 |archive-url=https://web.archive.org/web/20190218055544/https://www.ncbi.nlm.nih.gov/gene?Db=gene&Cmd=ShowDetailView&TermToSearch=7343 |deadlink=no }}</ref>. UBTF представлен единственной [[полипептид]]ной цепью, причём за связывание с [[ДНК]] отвечает особый домен HGM-бокс. Белок локализуется в [[Ядрышко|ядрышке]], точнее, в фибриллярных центрах и плотном фибриллярном компоненте. Нарушения работы UBTF приводят к различным заболеваниям, в том числе [[Рак (заболевание)|раковым]].

== Классификация ==
По данным базы {{нп5|TRANSFAC||en|TRANSFAC}}, белок UBTF относится к группе «4.7. Класс HMG», «4.7.4 семейство UBF»<ref>{{cite web |url=http://gene-regulation.com/pub/databases/transfac/cl.html |title=Классификация по данным TRANSFAC |access-date=2017-01-24 |archive-date=2017-08-01 |archive-url=https://web.archive.org/web/20170801064624/http://gene-regulation.com/pub/databases/transfac/cl.html |deadlink=no }}</ref>. Другие авторы выделяют надсемейство HMGB-белков, в котором белок UBTF принадлежит семейству HMG/UBF<ref>{{cite pmid|10198118}}</ref><ref>{{cite pmid|23935511}}</ref>.

== Ген и изоформы ==
Ген ''UBTF'' у человека находится на 17-й хромосоме в [[локус]]е 17q21.31 и содержит 25 [[экзон]]ов. У [[Млекопитающие|млекопитающих]] известны 2 [[Изоформа белка|изоформы]] [[Белок|белка]] UBTF, которые образуются из-за [[Альтернативный сплайсинг|альтернативного сплайсинга]] первичных транскриптов гена ''UBTF'': UBTF1 и UBTF2{{sfn|The Nucleolus|2011|p=88}}. [[Псевдоген]]ы этого гена располагаются на коротких плечах [[Хромосома|хромосом]] [[3-я хромосома человека|3]], [[11-я хромосома человека|11]] и [[X-хромосома человека|Х]], а также длинном плече хромосомы 11<ref name="ncbi" /><ref name="uniprot" />.

== Структура ==
Белок UBTF представлен единственной цепью из 764 [[Аминокислоты|аминокислотных]] [[Кислотный остаток|остатков]]. Во [[Вторичная структура|вторичной структуре]] имеются [[Альфа-спираль|альфа-спирали]], [[Бета-Лист|бета-слои]] и {{нп5|бета-поворот||en|Beta turn}}. Связывание с [[ДНК]] обеспечивается шестью [[Мотив (молекулярная биология)|мотивами]] {{нп5|HGM-бокс||en|HMG-box}}. Белок также характеризуется наличием [[N-конец|N-концевого]] [[Домен белка|домена]] [[димер]]изации и [[C-конец|С-концевого]] кислого хвоста. У изоформы UBTF2 отсутствуют 37 [[Аминокислоты|аминокислот]] из второго HGM-бокса{{sfn|The Nucleolus|2011|p=88}}.

В растворе UBTF формирует димеры, димеризация осуществляется за счёт N-концевого домена длиной более 80 аминокислотных остатков. Этот домен чрезвычайно [[Консервативные последовательности|консервативен]], поэтому, возможно, участвует также в регуляции [[Транскрипция (биология)|транскрипции]] и/или связывании UBTF с функциональными [[Ядрышковый организатор|ядрышковыми организаторами]]. Среди HGM-боксов UBTF для связывания с ДНК совершенно необходим только первый, а другие HGM-боксы усиливают это взаимодействие. HGM-боксы UBTF имеют характерную изогнутую L-образную форму и состоят из трёх альфа-спиралей, которые могут вносить конформационные изменения в ДНК. В условиях ''[[in vitro]]'' димер UBTF [[лягушки]] ''[[Xenopus]]'' может изгибать в петлю свободную от нуклеосом рДНК длиной до 180 [[Спаренные основания|пар оснований]]. Кроме того, UBTF может одновременно связываться с двумя [[молекула]]ми [[ДНК]]{{sfn|The Nucleolus|2011|p=88}}.

C-концевой домен UBTF состоит из 57 остатков кислых аминокислот ([[Глутаминовая кислота|глутаминовой]] и [[Аспарагиновая кислота|аспарагиновой кислоты]]), а также 23 остатков [[серин]]а. Кислый домен играет ключевую роль в участии UBTF в активации транскрипции. Именно этот отрицательно заряженный домен обусловливает окрашивание активных ядрышковых организаторов солями [[Серебро|серебра]]{{sfn|The Nucleolus|2011|p=88}}.

UBTF может подвергаться таким [[Посттрансляционная модификация|посттрансляционным модификациям]], как [[ацетилирование]] и [[фосфорилирование]] (по остатку [[треонин]]а Thr201 и 12 остаткам серина)<ref name="uniprot" />. О функциональном значении посттрансляционных модификаций см. раздел [[#Регуляция|Регуляция]].

== Внутриклеточная локализация ==
UBTF — чрезвычайно многочисленный транскрипционный фактор; так, в первичных человеческих [[фибробласт]]ах обнаруживается до 10<sup>6</sup> молекул на [[Клетка (биология)|клетку]]{{sfn|The Nucleolus|2011|p=89}}. UBTF — ядрышковый белок, обнаруживается в двух ядрышковых компонентах — плотном фибриллярном компоненте и фибриллярных центрах. Кроме того, он может обнаруживаться в [[Нуклеоплазма|нуклеоплазме]]<ref name="uniprot">{{cite web |url=http://www.uniprot.org/uniprot/P17480 |title=UniProtKB - P17480 (UBF1_HUMAN) |access-date=2016-04-30 |archive-date=2017-09-14 |archive-url=https://web.archive.org/web/20170914110727/http://www.uniprot.org/uniprot/P17480 |deadlink=no }}</ref>. UBTF характеризуется очень высоким сродством к рДНК и в условиях ''[[in vivo]]'' может связываться с ней в отсутствие [[промотор]]ов и транскрипции{{sfn|The Nucleolus|2011|p=90}}. На [[Клетка (биология)|клетках]] [[HeLa]] было показано, что ядрышковая локализация UBTF связана с интенсивностью транскрипции генов рРНК (рДНК). В ядрышках, имеющих единственный крупный фибриллярный центр (такие ядрышки характеризуются низким уровнем транскрипции рДНК), UBTF располагается преимущественно там. Однако в ядрышках, характеризующихся интенсивной транскрипцией рДНК и имеющих множество мелких фибриллярных центров, UBTF локализуется в основном на границе фибриллярных центров и плотного фибриллярного компонента<ref>{{cite pmid|19393134}}</ref>.

== Функции ==
Долгое время считалось, что единственная функция UBTF — участие в образовании {{нп5|Преинициаторный комплекс|преинициаторного комплекса|en|Transcription preinitiation complex}} на [[промотор]]ах рДНК. Согласно одной из моделей, UBTF связывает вышестоящие и коровые промоторные элементы, в результате чего образуется петля ДНК, на которой собирается похожий на [[Нуклеосома|нуклеосому]] [[белковый комплекс]]. Благодаря этому UBTF может взаимодействовать с транскрипционным фактором TIF-1B (SL1). Образующийся комплекс привлекает РНК-полимеразу I. Впрочем, сейчас настоящий механизм образования преинициаторного комплекса и роль UBTF в инициации транскрипции рДНК менее ясны: показано, что в условиях ''[[in vitro]]'' UBTF не является совершенно необходимым для инициации транскрипции<ref name="f">{{cite pmid|19717978}}</ref>.

В ходе экспериментов по интеграции длинного ряда сайтов связывания UBTF из рДНК [[лягушки]] ''[[Xenopus laevis]]'' в [[геном]] клеток человека было показано, что UBTF необходим для формирования ядрышка. В этих рядах наблюдалось образование похожих на ядрышки структур, следовательно, UBTF выступал как площадка для сборки ядрышек даже в отсутствие транскрипции, опосредованной РНК-полимеразой I{{sfn|Proteins of the Nucleolus|2013|p=125}}. UBTF совместно с машинерией РНК-полимеразы I, [[нуклеолин]]ом, [[нуклеофозмин]]ом и [[фибрилларин]]ом относится к числу первых факторов, с которых начинается сборка ядрышка и привлечение прочих белковых компонентов ядрышек{{sfn|Proteins of the Nucleolus|2013|p=213}}. UBTF задействован в регуляции биогенеза рибосом{{sfn|The Nucleolus|2011|p=94}}.

Имеется ряд свидетельств участия UBTF в перестройках [[хроматин]]а ([[ремоделирование хроматина]]). Показано, что UBTF необходим для поддержания структуры [[эухроматин]]а в области активных [[Ядрышковые организаторы|ядрышковых организаторов]] ({{lang-en|nucleolar organizer region, NOR}}). Возможно, что это связано с конкурентным вытеснением UBTF линкерного {{нп5|Гистон H1|гистона H1|en|Histone H1}}, который участвует в [[гетерохроматин]]изации. UBTF совершенно необходим для формирования активных ядрышковых организаторов, в условиях нокаута у мышей соответствующего гена образование NOR нарушено{{sfn|The Nucleolus|2011|p=83}}. Таким образом, UBTF препятствует образованию гетерохроматина в области рДНК и способствует поддержанию активной конформации хроматина<ref name="f" />.

Показано, что у [[Мыши|мышей]] [[метилирование]] динуклеотида CpG в позиции −133 относительно коровой части промотора рДНК ядрышковым комплексом ремоделирования NoRC обеспечивает транскрипционный [[сайленсинг генов]] рРНК и уменьшает связывание UBTF с промоторами рДНК. В конечных стадиях [[Дифференцировка клеток|дифференцировки]] [[промиелоцит]]ов мыши сайленсинг рДНК увеличивается, при этом связывание UBTF с повторами рДНК также уменьшается. Поскольку [[Экспрессия генов|экспрессия]] UBTF постепенно сокращается на конечных стадиях дифференцировки многих клеточных линий, возможно, что регуляция UBTF служит ключевым механизмом сайленсинга рДНК в ходе развития<ref name="f" />. Действительно, при помощи [[Делеция|делеции]] гена ''UBTF'' было показано, что белок UBTF необходим для развития зародыша до стадии [[Морула|морулы]]. Интересно, что утрата UBTF индуцировала образование в [[ооцит]]ах и ранних [[эмбрион]]ах крупных внутриядерных структур, похожих на тельца-предшественники ядрышек (NPB)<ref name="npb">{{cite pmid|25121932}}</ref>. Показано, что в отсутствие UBTF у мышей происходит разборка ядрышек в [[Соматическая клетка|соматических]] клетках и накопление ключевых [[Фактор транскрипции|факторов транскрипции]] [[ген]]ов [[рРНК]] в плотных внутриядерных тельцах, похожих на NPB. В эмбрионах же сами NPB и окружающий их [[гетерохроматин]] разрушены<ref>{{cite pmid|27614293}}</ref>.

В 2015 году было показано, что UBTF участвует в поддержании стабильности генома, регулируя гены, активно транскрибируемые [[РНК-полимераза II|РНК-полимеразой II]]<ref>{{cite pmid|25452314}}</ref>.

== Регуляция ==
Активность UBTF может регулироваться посредством посттрансляционных модификаций. Например, фосфорилирование UBTF усиливает транскрипцию генов рДНК<ref name="p">{{cite pmid|17182730}}</ref>. Так, белок [[Мишень рапамицина у млекопитающих|mTOR]] (ключевой регулятор клеточного роста) регулирует транскрипцию генов рРНК через белок [[S6K]]1 и фосфорилирование [[C-конец|С-концевого]] [[Домен белка|домена]] UBTF<ref>{{cite pmid|14612424}}</ref>. [[Фосфоинозитид-3-киназа]] фосфорилирует UBTF в ходе [[Передача сигнала (биология)|сигнального пути]] {{нп5|Инсулиноподобный фактор роста|инсулиноподобного фактора роста|en|Insulin-like growth factor}}. UBTF также может быть фосфорилирован [[киназа]]ми {{нп5|ERK1||en|MAPK3}}/{{нп5|ERK2|2|en|MAPK1}}. Так, активация [[Сигнальный путь ERK|пути MAPK/ERK]] [[Эпидермальный фактор роста|эпидермальным фактором роста]] (EGF) вызывает опосредованное [[MAPK3|ERK1/2]] фосфорилирование UBTF по первым двум HGM-боксам, что приводит к положительной регуляции транскрипции рДНК за счёт усиления элонгации транскрипции РНК-полимеразой I. Фосфорилирование HGM-боксов 1 и 2 посредством ERK повышает их сродство к линейной ДНК, что облегчает элонгацию транскрипцию, проводимую РНК-полимеразой I{{sfn|The Nucleolus|2011|p=94}}. UBTF может активироваться в результате фосфорилирования комплексами [[циклин]]ов и [[Циклинзависимая киназа|циклинзависимых киназ]], специфичных для фазы [[G1-фаза|G1]] [[Клеточный цикл|клеточного цикла]]<ref>{{cite pmid|10202152}}</ref>. Человеческий [[Ген-супрессор опухолей|опухолевый супрессор]] {{нп5|p14ARF||en|p14ARF}} подавляет фосфорилирование UBTF и, следовательно, транскрипцию рДНК<ref>{{cite pmid|16924243}}</ref>.

Показано, что состояние ацетилированности UBTF изменяется в ходе клеточного цикла и ацетилирование UBTF влияет на его взаимодействие с РНК-полимеразой I<ref>{{cite pmid|16582105}}</ref>. Белковый комплекс {{нп5|RUNX2||en|RUNX2}} и [[Гистондеацетилаза 1|гистондеацетилазы 1]] (HDAC1) регулирует экспрессию рРНК, деацетилируя UBTF<ref>{{cite pmid|22393235}}</ref>. Белок hALP может активировать транскрипцию, опосредуемую РНК-полимеразой I, связываясь с UBTF и ацетилируя его<ref>{{cite pmid|21177859}}</ref>.

Взаимодействие UBTF с ДНК может непосредственно регулироваться связыванием с {{нп5|Фосфатидилинозитол-4,5-бисфосфат|фосфатидилинозитол-4,5-бисфосфатом|en|Phosphatidylinositol 4,5-bisphosphate}}<ref>{{cite pmid|23591814}}</ref>.

== Взаимодействие с другими белками ==
В таблице ниже перечислены ключевые белки, с которыми взаимодействует UBTF{{sfn|The Nucleolus|2011|p=92}}:
{|class="wide"
! Белок !! Функция !! Экспериментальное подтверждение
|-
| PAF53 || Субъединица РНК-полимеразы I || Взаимодействие ''in vitro'' и ко[[иммунопреципитация]]
|-
| PAF49 || Субъединица РНК-полимеразы I || Взаимодействие ''in vitro''
|-
| TAF<sub>I</sub>48 || Субъединица SL1 || Взаимодействие ''in vitro''
|-
| {{нп5|TBP||en|TATA-binding protein}} || Субъединица SL1 || Взаимодействие ''in vitro''
|-
| {{нп5|Treacle||en|Treacle protein}} || Взаимодействует с боксом C/D [[Малые ядрышковые РНК|малых ядрышковых РНК]] || Дрожжевая [[Двугибридный анализ|двугибридная система]] и коиммунопреципитация
|-
| SIRT7 || Потенциальная {{нп5|АДФ-рибозилтрансфераза||en|ADP-ribosyltransferase}} и деацетилаза || Взаимодействие ''in vitro''
|-
| CTCF || Организация хроматина || Взаимодействие ''in vitro'' и {{нп5|ковыделение||en|Copurification}}
|}

== Консервативность ==
Долгое время считалось, что UBTF имеется только у [[позвоночные|позвоночных]]. Это представление подкреплялось отсутствием похожих на UBTF белков у таких [[Модельные организмы|модельных организмов]], как [[двукрылые|муха]] ''[[Drosophila]]'', [[нематоды|круглый червь]] ''[[Caenorhabditis elegans]]'', [[дрожжи]] ''[[Saccharomyces cerevisiae]]'' и [[цветковые растения|цветковое растение]] ''[[Arabidopsis]]''. Однако с увеличением данных о последовательностях ДНК разнообразных организмов UBTF был найден у [[Животные|животных]], не относящихся к позвоночным. Например, UBTF был найден у [[Хордовые|хордового]] животного — [[асцидии]] ''[[Ciona intestinalis]]''. Аминокислотные последовательности N-концевого домена димеризации и первого HGM-бокса у ''Ciona'' и человека совпадают на 40 и 54 % соответственно. Более того, у ''Ciona'', как и у человека, UBTF содержит несколько (по крайней мере пять) HGM-боксов{{sfn|The Nucleolus|2011|p=95—96}}.

Оказалось, далее, что UBTF имеется у разнообразных [[членистоногие|членистоногих]] (например, у [[клещи (животные)|клеща]] ''[[Ixodes scapularis]]'', [[жесткокрылые|жука]] ''[[Tribolium castaneum]]'', [[тли]] ''[[Acyrthosiphon pisum]]''). Даже в геноме примитивного животного ''[[Trichoplax adhaerens]]'' найдена [[открытая рамка считывания]], очень похожая на UBTF. Сравнение UBTF ''Trichoplax'' и ''Ciona'' выявило 27 % сходства в последовательностях доменов димеризации. [[Гомология (биология)|Гомолог]] UBTF ''Trichoplax'' также имеет несколько HGM-боксов, причём бокс, соседний с доменом димеризации, имеет 30 % сходства с аналогичным доменом ''Ciona'', однако UBTF ''Trichoplax'' не имеет кислого N-концевого домена. По-видимому, у модельных [[Беспозвоночные|беспозвоночных]] животных имело место сильная утрата генов, в том числе кодирующих UBTF. У [[Грибы|грибов]] и растений, похоже, UBTF нет. У дрожжей ''[[Saccharomyces cerevisiae]]'' обнаружен HGM-содержащий белок HMO1, который может играть роли, аналогичные функциям UBTF [[Metazoa]]{{sfn|The Nucleolus|2011|p=96—97}}.

== Клиническое значение ==
[[Вирус простого герпеса первого типа]] вызывает перемещение UBTF из ядрышка клетки-хозяина в компартменты репликации вируса. Однако было показано, что UBTF не способствует репликации вируса, а, напротив, подавляет её<ref>{{cite pmid|25965800}}</ref>.

Продемонстрировано, что онкопротеин E7 человеческого [[папилломавирус]]а стимулирует транскрипцию генов рДНК, увеличивая количество фосфорилированной формы UBTF<ref>{{cite pmid|24798431}}</ref>.

Повышенный уровень экспрессии UBTF, соответствующий положительной регуляции транскрипции рДНК, связан с [[Гипертрофическая кардиомиопатия|гипертрофией сердца]]<ref>{{cite pmid|12885411}}</ref>. Напротив, при дифференцировке уровень транскрипции рДНК снижен, что соответствует значительному уменьшению экспрессии UBTF{{sfn|The Nucleolus|2011|p=95}}.

Установлено, что нарушения ацетилирования UBTF по остатку [[лизин]]а 352 связаны с нарушениями транскрипции рДНК при [[Болезнь Хантингтона|болезни Хантингтона]]<ref>{{cite pmid|21546905}}</ref>.

Показано, что у пациентов с [[Гепатоцеллюлярная карцинома|гепатоцеллюлярной карциномой]] наблюдаются повышение уровня экспрессии UBTF, приводящее к [[онкоген]]ному эффекту. Оказалось, что белок HBx [[Вирус гепатита B|вируса гепатита B]] активирует злокачественное перерождение клеток через c-[[Myc]]-зависимое усиление экспрессии UBTF<ref>{{cite pmid|25890091}}</ref>.

Показана связь между утратой волос у человека и уровнем экспрессии UBTF<ref>{{cite pmid|26866305}}</ref>.

== Примечания ==
{{примечания|2}}

== Литература ==
* {{книга|заглавие=The Nucleolus|ссылка=https://books.google.ru/books?id=jnTEbintTj0C&pg=PR21&lpg=PR21&hl=ru&source=gbs_selected_pages#v=onepage&q&f=false|ответственный=Ed. by Mark O. J. Olson|место=New York|издательство=[[Springer Science+Business Media]]|год=2011|allpages=xxvi + 414|серия=Protein Reviews, vol. 15|isbn=978-1-4614-0514-6|doi=10.1007/978-1-4614-0514-6|ref=The Nucleolus}}
* {{книга
 | заглавие      = Proteins of the Nucleolus
 | ссылка        = https://www.springer.com/us/book/9789400758179
 | ответственный = O'Day, Danton H, Catalano, Andrew
 | место         = Netherlands
 | издательство  = Springer 
 | год           = 2013
 | isbn          = 978-94-007-5818-6
 | doi           = 10.1007/978-94-007-5818-6
 | ref           = Proteins of the Nucleolus
}}

{{Хорошая статья|Биология}}

[[Категория:Белки человека]]
[[Категория:Клеточное ядро]]