(12) Sirtuiinit ja histoniasetyylitransferaasien säätely. p300, hMOF, TIP60 (Vaquero 2014)

Reference: Sirtuins and regulation of histone acetyl transferases; p300. Page 1753-4.
Sirtuin‐dependent epigenetic regulation in the maintenance of genome integrity

Laia Bosch‐Presegué, Alejandro Vaquero; https://doi.org/10.1111/febs.13053

SIRTUIINIT ( deasetylaasit),   histonideasetylaasit HDAC ja histoniasetylaasit HAT  p300, hMOF ja TIP60.

Kiintoisaa on, että sirtuiinit kohdentavat niihin entsyymeihin, jotka  niiden kanssa ko-operaatiossa säätelevät kromatiinia, myös omien antagonistientsyymiensä  kanssa;  sellaisia ovat histoniasetyylitransferaasit (HATs).Tämän kaltaiset interaktiot  mahdollisesti vaikuttavat solun tarpeen vaatiessa (esim stressin alaisena)  antamien vasteiden tehokkaaseen hienosäätöön.

SIRT1 ja p300

Esimerkiksi sirtuiinit säätelevät p300:a joka on histoniasetyylitransferaasi, eräs tärkeä transkriptionaalinen aktivaattori, jota esiintyy yleisesti ja jota tarvitaan soluprosesseihin; kasvuun, erilaistumiseen ja elossapysymiseen.

P300 HAT aktivaation lisäksi autoasetyloituu ja asetyloi useita ei-histoniproteiineja, p53, c-myc, HMG-proteiinit ja tumareseptoreita. P300 autoasetylaatio indusoi rakenteen muutoksen, joka on kriittinen transitiossa kromatiinimodifikaation ja VP16- välitteisen preinitiaatiokompleksin (PIC) kokoontumisen kesken. Tässä mielessä tiukka p300 funktion kontrolli on kriittinen varmistamassa näiden teiden säätelyn ja ylläpitämässa heterokromatiinistruktuuria. Sirt1 näyttää tekevän interaktion p300:n kanssa ja vaimentaa sen transaktivaation ja tämä repressio vaatii NAD+ riippuvaista SIRT1-asetylaasiaktiivisuutta ja se asetyloi lysiinin eli k1020 ja K1024 lysiinit p300:n CRD1-transkriptionaalisessa repressiodomeenissa. Ottaen huomioon miten tärkeä p300 on rajoittavana transkriptionaalisena k-faktorina, sen d-asetylaatio ja repressio SIRT1:n toimesta voisi olla ratkaiseva metabolian ja soludifferentiaation aikaisten erilaisten teiden säätelyille.

SIRT2ja p300.
Päinvastoin (in vitro) SIRT2 on ainoa sirtuiini, joka voi deasetyloida autoasetyloituneen p300:n. Edelleen eräässä solututkimuksessa RNAi välitteinen depleetio tai SIRT2:n kemiallinen inhibitio lisäsivät Ac-p300:n - pitoisuuksia ja indusoi geenireportterin aktivaation. Vastakkaisista tuloksista hulimatta on paljon näyttöä joka viittaa p300:n käyvän läpi dynaamista asetylaation ja deasetylaation sykliä joka säätelee tiukasti sen aktiivisuuden.

SIRT1 ja MYST-perheenjäsenet hMOF ja TIP60

SIRTUIINIT on liitetty myös MYST-perheenjäsenten histoniasetylaation säätelyyn. Nykyään tiedetään kahden MYST- perheenjäsen , MOF ja TIP60, olevan SIRT1:n substraatteja.

Histoniasetylaasi MOF  oma kriittisen osan trankription amtivaatiossa ja imettäväisissä se on pääasiallinen HAT hsitonille H4K16Ac. Ihmisortologi hMOF autoasetyloituu konservatiivisesä MYST-domenissa (C2H2 Zn finger ja HAT) in vitro ja in vivo..
SIRT1:n on havaittu tekevän interaktion tämän domeenin kanssa ja deasetyloivan sen.Tämä deasetylaatio saattaa avustaa MIF:ia sitoutumaan kromatiiniin, mikä heijatuu siitä, että hMOF asetyloitumattomana  sitoutuu vahvasti nukleosomeihin, mutta jos se on asetyloituneena,
sen sitoutuminen heikentyy. Johdonmukaista näiden löytöjen knssa SIRT1:n yliesiintymässä hMOF:in rekrytointi kromatiiniin lisääntyy
SIRT1 poistogeenisyys vähentää MOF-rekrytointia kohdegeenille HOXA9, mihin liittyy  geenin vaimentunut transkriptio ja alentuneet H4K16Ac-pitoisuudet.
Aikuisen hematopoieettisesta kantasolusta HSC ja progeniittorisolusta on taas päinvastoin kuvattu, että SIRT1 voi sitoutua suoran HOXA9 geeniin ja deasetyloida H4K16 ja edistää polycomb-spesifistä repressiivistä histonimodifikaatiota. On näyttöä SIRT1:n kaksoisvaikutuksesta geenin ilmenemään H4K16:n säätelyn kautta.

TIP60 on toinen histoniasetylaasi,johon SIRT1 kohdentaa . TIP60 on MYST-perheenjäsen.
TIP60 asetyloi monia substraatteja, joihin kuuluu histoneja ja p53, ja niin se edistää UV-säteilyn jälkeistä apoptoosia. TIP60 autoasetyloituu primäärivastena DNA-vaurioon, mikä on sen aktivaation ylintä säätöä, ja asetyloi DNA-vauriolle spesifisen histonin H2A-variantin, H2AX, eräässä prosssissa,joka on tarpeen DNA-vauriovasteessa.
Lisäksi SIRT1 on tunnistettu TIP60:n fysikaalisna interaktiopartnerina ja tietojen mukaan SIRT1 deasetyloi spesifisesti TIP60:n DNA-vauriovasteena ja stimuloi sen proteosomaalista hajoitamista ubikitinaatiolla in vivo.
Lisäksi tiedetään,että  SIRT1 depleetio RNA-interferensillä aiheuttaa H2AX-hyperasetylaation ja lisää  MDC1,BRCA1 ja Rad51-kertymiä tunafokuksiin.  Tämänmukaisesti SIRT1 omaa osaa  DSB.signaloinnissa,johon osallistuu hMOF ja TIP60.

Stressittömässä tilassa SIRT1 sitoutuu hMOF:iin   ja TIP60::een niiden entsymaattiseen domeeniin ja deasetyloi ne estäen  entsymaattiset aktiivisuudet ja edistäen niiden ubikitinoitumista ja proteosomaalista hajoitusta. Kuitenkin DNA-vaurio johtaa SIRT1:n  alentuneeseen sitoutumiseen hMOF:iin ja TIP60:een, mikä taas johtaa kummankin MYST-perheenjsenen hyperasetylaatioon ja DNA-vauriosignaalin aktivoitumiseen.Neljän tunnin kuluttua DNA vaurion alkamisesta SIRT1 asosioituu uudestaan kumpaankin MYST-perheenjäseneeseen palauttaen niiden deasetylaatiotilat ja sen takia ehkäisten liian apoptoosin.

SIRT1-hMOF/TIP60-interaktiot ja hMOF/TIP60-asetylaatiostatus näyttävät olevan mitä suurimmasa määrin DNAvauriosignaalien kontrolloimia, ja ne pitävät yllä hMOF:n ja TIP60:n kriittisiä pitoisuuksia DNA-korjauksen aikana.

Kaiken kaikkiaan nämä löydöt viittaavat siihen, että SIRT1 saattaisi vaimentaa liiallista DNA-vauriovastetta vaimentamalla hMOF- ja TIP60-funktioita.