vestnik-bio-msuВестник Московского университета. Серия 16. БиологияVestnik Moskovskogo universiteta. Seriya 16. Biologiya0137-0952Lomonosov Moscow State University, School of Biologyvestnik-bio-msu-582Research ArticleМолекулярная биологияMolecular biologyДРОЖЖЕВОЙ БЕЛОК NHP6A СВЯЗЫВАЕТСЯ С КОРОТКИМИ GC-БОГАТЫМИ ГЕНАМИYEAST PROTEIN NHP6A BINDS WITH SHORT GC-RICH GENESГерасимовЕ. С.GerasimovE. S.

канд. биол. наук, науч. сотр. кафедры молекулярной биологии биологического факультета

Department of Molecular Biology School of Biology

jalgard@gmail.comГерасимоваН. С.GerasimovaN. S.

канд. биол. наук, ассистент кафедры биоинженерии биологического факультета

Department of Bioengineering, School of Biology

gerasimova@mail.bio.msu.ruКозловаА. Л.KozlovaA. L.

студентка кафедры молекулярной биологии биологического факультета

Department of Molecular Biology School of Biology

mika.lorens@yandex.ruСтудитскийВ. М.StuditskyV. M.

докт. биол. наук, гл. науч. сотр. кафедры биоин- женерии биологического факультета МГУ; руководитель лаборатории эпигенетики рака Центра исследований рака Фокс Чейз (Филадельфия, США)

Department of Bioengineering, School of Biology

vasily.studitsky@fccc.eduМосковский государственный университет имени М.В. ЛомоносоваРоссияLomonosov Moscow State UniversityRussian FederationМосковский государственный университет имени М.В. Ломоносова Cancer Epigenetics Program, Fox Chase Cancer CenterРоссияLomonosov Moscow State University; Cancer Epigenetics Program, Fox Chase Cancer CenterRussian Federation201803052018732106110Copyright © Герасимов Е.С., Герасимова Н.С., Козлова А.Л., Студитский В.М., 20182018Герасимов Е.С., Герасимова Н.С., Козлова А.Л., Студитский В.М.Gerasimov E.S., Gerasimova N.S., Kozlova A.L., Studitsky V.M.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://vestnik-bio-msu.elpub.ru/jour/article/view/582

Nhp6A – это небольшой негистоновый хромосомный белок дрожжей, неспецифично связывающий ДНК. Этот белок присутствует во многих промоторных и транскрибируемых областях генома и участвует в регуляции транскрипции. Недавно была показана роль Nhp6A в процессе дестабилизации структуры нуклеосом, что может объяснить его расположение в регуляторных участках. Тем не менее, его функция в кодирующих областях остается неизвестной. В настоящей работе с целью поиска механизма действия Nhp6A нами были изучены гены, связанные с белком по всей длине, включая область открытой рамки считывания. Мы показали, что Nhp6A преимущественно связывается с кодирующими областями коротких GC-богатых генов дрожжей. Наблюдаемое взаимодействие не обусловлено непосредственно высоким содержанием GC-пар в данных локусах ДНК, что позволяет предположить существование специфического для данной группы регуляторного механизма с участием Nhp6A. Так как достаточно много изученных генов сохраняют ряд характерных для предкового бактериального генома черт, мы полагаем, что данная группа скорее относится к “древним”. Таким образом, возможно, обнаруженная особенность распределения Nhp6A связана с сохранением механизмов регуляции транскрипции генов, возникших рано в ходе эволюции.

 

Nhp6A is a small non-histone chromosomal yeast protein that binds DNA nonspecifically. This protein is present at many promoters and transcribed regions of genome and is involved in regulation of transcription. Recently, Nhp6A was shown to participate in destabilization of the nucleosomal structure. This may explain its location in regulatory sites, but its function in the coding regions remains unknown. In the present work, in order to reveal the mechanism of action of Nhp6A, we have studied genes associated with the protein along the entire length, including the open reading frame. We have shown that Nhp6A predominantly binds to the coding regions of short GC-rich yeast genes. The observed interaction is not associated directly with the high content of GC-pairs in these DNA loci, so we can propose a specific regulatory mechanism involving Nhp6A for this group. Since a part of genes retain features of the ancestral bacterial genome, we suggest this group as an “ancient”. Presumably, this genomic distribution of Nhp6 is related to the mechanisms of regulation of gene transcription that appeared early in the course of evolution.

Nhp6Aбелки HMGSaccharomyces cerevisiaeсвязывание ДНКрегуляция транскрипцииэволюционная геномикаGC-составпредпочтение кодоновNhp6AHMG proteinSaccharomyces cerevisiaeDNA bindingregulation of transcriptionevolutionary genomicsGC-contentcodon usage biasРабота выполнена при финансовой поддержке Российского научного фонда (проект № 14-24-00031).ReferencesKornberg R.D., Thomas J.O. Chromatin structure; oligomers of the histones // Science. 1974. Vol. 184. N 4139. P. 865–868.Kornberg R.D., Thomas J.O. Chromatin structure; oligomers of the histones // Science. 1974. Vol. 184. N 4139. P. 865–868.Reeves R. HMG nuclear proteins: linking chromatin structure to cellular phenotype // Biochim. Biophys. Acta. 2010. Vol. 1799. N 1–2. P. 3–14.Reeves R. HMG nuclear proteins: linking chromatin structure to cellular phenotype // Biochim. Biophys. Acta. 2010. Vol. 1799. N 1–2. P. 3–14.Stillman D.J. Nhp6: a small but powerful effector of chromatin structure in Saccharomyces cerevisiae // Biochim. Biophys. Acta. 2010. Vol. 1799. N 1–2. P. 175–180.Stillman D.J. Nhp6: a small but powerful effector of chromatin structure in Saccharomyces cerevisiae // Biochim. Biophys. Acta. 2010. Vol. 1799. N 1–2. P. 175–180.Ruone S., Rhoades A.R., Formosa T. Multiple Nhp6 molecules are required to recruit Spt16-Pob3 to form yFACT complexes and to reorganize nucleosomes // J. Biol. Chem. 2003. Vol. 278. N 46. P. 45288–45295.Ruone S., Rhoades A.R., Formosa T. Multiple Nhp6 molecules are required to recruit Spt16-Pob3 to form yFACT complexes and to reorganize nucleosomes // J. Biol. Chem. 2003. Vol. 278. N 46. P. 45288–45295.Allain F.H., Yen Y.M., Masse J.E., Schultze P., Dieckmann T., Johnson R.C., Feigon J. Solution structure of the HMG protein NHP6A and its interaction with DNA reveals the structural determinants for non-sequence-specific binding // EMBO J. 1999. Vol. 18. N 9. P. 2563–2579.Allain F.H., Yen Y.M., Masse J.E., Schultze P., Dieckmann T., Johnson R.C., Feigon J. Solution structure of the HMG protein NHP6A and its interaction with DNA reveals the structural determinants for non-sequence-specific binding // EMBO J. 1999. Vol. 18. N 9. P. 2563–2579.Coats J.E., Lin Y., Rueter E., Maher L.J., III, Rasnik I. Single-molecule FRET analysis of DNA binding and bending by yeast HMGB protein Nhp6A // Nucleic Acids Res. 2013. Vol. 41. N 2. P. 1372–1381.Coats J.E., Lin Y., Rueter E., Maher L.J., III, Rasnik I. Single-molecule FRET analysis of DNA binding and bending by yeast HMGB protein Nhp6A // Nucleic Acids Res. 2013. Vol. 41. N 2. P. 1372–1381.Masse J.E., Wong B., Yen Y.M., Allain F.H., Johnson R.C., Feigon J. The S. cerevisiae architectural HMGB protein NHP6A complexed with DNA: DNA and protein conformational changes upon binding // J. Mol. Biol. 2002. Vol. 323. N 2. P. 263–284.Masse J.E., Wong B., Yen Y.M., Allain F.H., Johnson R.C., Feigon J. The S. cerevisiae architectural HMGB protein NHP6A complexed with DNA: DNA and protein conformational changes upon binding // J. Mol. Biol. 2002. Vol. 323. N 2. P. 263–284.Bustin M. Revised nomenclature for high mobility group (HMG) chromosomal proteins // Trends Biochem. Sci. 2001. Vol. 26. N 3. P. 152–153.Bustin M. Revised nomenclature for high mobility group (HMG) chromosomal proteins // Trends Biochem. Sci. 2001. Vol. 26. N 3. P. 152–153.Costigan C., Kolodrubetz D., Snyder M. NHP6A and NHP6B, which encode HMG1-like proteins, are candidates for downstream components of the yeast SLT2 mitogen-activated protein kinase pathway // Mol. Cell Biol. 1994. Vol. 14. N 4. P. 2391–2403.Costigan C., Kolodrubetz D., Snyder M. NHP6A and NHP6B, which encode HMG1-like proteins, are candidates for downstream components of the yeast SLT2 mitogen-activated protein kinase pathway // Mol. Cell Biol. 1994. Vol. 14. N 4. P. 2391–2403.Yu Y., Eriksson P., Stillman D.J. Architectural transcription factors and the SAGA complex function in parallel pathways to activate transcription // Mol. Cell Biol. 2000. Vol. 20. N 7. P. 2350–2357.Yu Y., Eriksson P., Stillman D.J. Architectural transcription factors and the SAGA complex function in parallel pathways to activate transcription // Mol. Cell Biol. 2000. Vol. 20. N 7. P. 2350–2357.Dowell N.L., Sperling A.S., Mason M.J., Johnson R.C. Chromatin-dependent binding of the S. cerevisiae HMGB protein Nhp6A affects nucleosome dynamics and transcription // Genes Dev. 2010. Vol. 24. N 18. P. 2031–2042.Dowell N.L., Sperling A.S., Mason M.J., Johnson R.C. Chromatin-dependent binding of the S. cerevisiae HMGB protein Nhp6A affects nucleosome dynamics and transcription // Genes Dev. 2010. Vol. 24. N 18. P. 2031–2042.Xin H., Takahata S., Blanksma M., McCullough L., Stillman D.J., Formosa T. yFACT induces global accessibility of nucleosomal DNA without H2A-H2B displacement // Mol. Cell. 2009. Vol. 35. N 3. P. 365–376.Xin H., Takahata S., Blanksma M., McCullough L., Stillman D.J., Formosa T. yFACT induces global accessibility of nucleosomal DNA without H2A-H2B displacement // Mol. Cell. 2009. Vol. 35. N 3. P. 365–376.Hsieh F.K., Kozlova A.L., Gerasimova N.S., Kotova E.Yu., Formosa T., Studitsky V.M. Role of the Nhp6 protein in in vitro transcription through the nucleosome // Moscow Univ. Biol. Sci. Bull. 2017. Vol. 72. N 4. P. 218–221.Hsieh F.K., Kozlova A.L., Gerasimova N.S., Kotova E.Yu., Formosa T., Studitsky V.M. Role of the Nhp6 protein in in vitro transcription through the nucleosome // Moscow Univ. Biol. Sci. Bull. 2017. Vol. 72. N 4. P. 218–221.Prat Y., Fromer M., Linial N., Linial M. Codon usage is associated with the evolutionary age of genes in metazoan genomes // BMC Evol. Biol. 2009. Vol. 9:285.Prat Y., Fromer M., Linial N., Linial M. Codon usage is associated with the evolutionary age of genes in metazoan genomes // BMC Evol. Biol. 2009. Vol. 9:285.Wolfe K.H., Shields D.C. Molecular evidence for an ancient duplication of the entire yeast genome // Nature. 1997. Vol. 387. N 6634. P. 708–713.Wolfe K.H., Shields D.C. Molecular evidence for an ancient duplication of the entire yeast genome // Nature. 1997. Vol. 387. N 6634. P. 708–713.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.