MADS box

MADS-box ( MADS-box ) är en konserverad nukleotidsekvens som kodar för MADS -domänen , med vilken proteiner binder till DNA . MADS-domänen av proteiner binder till DNA som innehåller CC[A/T] 6 GG-sekvensen, förkortad som CArG-box [1] . De flesta proteiner som innehåller denna domän är transkriptionsfaktorer och påverkar genuttrycket [1] [2] . Olika forskare ger olika data om MADS-boxens längd, men vanligtvis handlar det om 168-180 baspar, det vill säga MADS-domänen som kodas i den består av 56-60 aminosyror [3] [4] [5 ] [6] . Det finns bevis för att MADS-domänen utvecklades från topoisomeras typ II -proteinsekvensen , som tros ha varit i den gemensamma förfadern till alla levande eukaryoter [7] .

Alla gener som innehåller MADS-box-sekvensen kombineras till en enda MADS-box-genfamilj [8] .

Namnets ursprung

Den första MADS-box-genen som upptäcktes var ARG80 från den spirande jästen Saccharomyces cerevisiae [9] , men vid den tiden kunde ingen ha anat att den var en del av en stor genfamilj. Familjen fick sitt namn senare. Det är en akronym av de första bokstäverna i namnen på de första fyra medlemmarna i denna familj [8] (med undantag för ARG80 ):

Distribution

MADS-box-generna har hittats i nästan alla studerade eukaryoter [7] . Djurens och svamparnas genom innehåller vanligtvis från en till fem MADS-box-gener, medan genomen hos blommande växter innehåller över hundra av dem [11] [12] . Det finns två typer av MADS-proteiner: SRF-liknande, eller typ I MADS-proteiner, och MEF2-liknande ( MYOCYTE-ENHANCER-FACTOR2 ), eller typ II MADS-proteiner [7] [13] . SRF-liknande proteiner i svampar och djur har en andra konserverad domän, SAM-domänen (i de första bokstäverna SRF, ARG80, MCM1) [14] . Djur- och svampliknande MEF2-liknande proteiner innehåller ytterligare en konserverad domän, MEF2 [14] Plant MEF2-liknande MADS-proteiner kallas även MIKC-proteiner, vilket är associerat med positionen för konserverade domäner i deras primära struktur. MADS -domänen (M) följs av den intervenerande domänen (I), sedan den keratinliknande domänen (K), och proteinet slutar vid C-terminalen (C) [11] .

MADS-geners funktioner

MADS-proteiner har många olika funktioner. Hos djur är MADS-box-gener involverade i muskelutveckling och reglerar celldelning och differentiering [14] . Hos svampar är dessa geners funktioner mycket olika: från svaret på feromoner till metabolismen av arginin [14] .

I växter kontrollerar MADS-box-gener alla större utvecklingsprogram, inklusive manlig och kvinnlig gametofytinitiering , embryoutveckling och frönsmognad och rot-, blom- och fruktbildning [11] [12] .

Vissa MADS-box-gener hos blommande växter har homeotisk aktivitet som liknar homeotiska djurgener [8] . Således är många MADS-box-gener (såsom AGAMOUS och DEFICIENS ) involverade i initieringen och utvecklingen av blomorgan i enlighet med ABC-modellen [15] .

En annan funktion hos MADS-box-generna är att bestämma blomningstiden. I Arabidopsis thaliana spelar MADS-proteinerna SOC1 [16] och Flowering Locus C [17] ( FLC ) en viktig roll för att integrera information från externa och interna faktorer som bestämmer blomningstiden. Arbetet med dessa gener är nödvändigt för att växten ska blomma under de mest gynnsamma förhållandena för befruktning och fröutveckling.

Anteckningar

  1. ↑ 1 2 West AG, Shore P., Sharrocks AD DNA-bindning av MADS-box-transkriptionsfaktorer: en molekylär mekanism för differentiell DNA-böjning   // Mol . cell. Biol. : journal. - 1997. - 1 maj ( vol. 17 , nr 5 ). - P. 2876-2887 . — PMID 9111360 .
  2. ↑ Svensson, Mats. Evolution av en familj av växtgener med regulatoriska funktioner under utveckling; studier om Picea abies och Lycopodium annotinum  (engelska)  : tidskrift. - Uppsala universitet, Teknisk-naturvetenskapliga vetenskapsområdet, Biologiska sektionen, Institutionen för evolutionsbiologi, 2000. - Vol. Doktorsavhandling . — ISBN 91-554-4826-7 .
  3. ↑ Ma, KW et al. (2005) Myocytförstärkare faktor 2-acetylering av p300 förbättrar dess DNA-bindande aktivitet, transkriptionsaktivitet och myogena differentiering. Mol. cell. Biol. 25, 3575-3582
  4. ↑ Lamb, RS och Irish, VF (2003) Funktionell divergens inom APETALA3/PISTILLATA florala homeotiska genlinjer. Proc. Natl. Acad. sci. USA 100, 6558-6563
  5. ↑ Lu, SH et al. (2007) Två AGAMOUS-liknande MADS-box-gener från Taihangia rupestris (Rosaceae) avslöjar oberoende banor i utvecklingen av klass C och klass D florala homeotiska funktioner. Evol. dev. 9, 92-104
  6. ↑ Nam, J. et al. (2003) Antiken och utvecklingen av MADS-box-genfamiljen som kontrollerar blomutvecklingen i växter. Mol. Biol. Evol. 20, 1435-1447
  7. ↑ 1 2 3 Gramzow L, Ritz MS, Theissen G: Om ursprunget till MADS-domäntranskriptionsfaktorer. Trender Genet 2010, 26:149-153.
  8. ↑ 1 2 3 Schwarz-Sommer Z, Huijser P, Nacken W, Saedler H, Sommer H: Genetisk kontroll av blomutvecklingen genom homeotiska gener i Antirrhinum majus. Science 1990, 250:931-936
  9. ↑ Dubois E, Bercy J, Descamps F, Messenguy F: Karakterisering av två nya gener som är viktiga för vegetativ tillväxt i Saccharomyces cerevisiae: nukleotidsekvensbestämning och kromosomkartläggning. Gene 1987, 55:265-275.
  10. ↑ Sommer H., Beltrán JP, Huijser P., Pape H., Lönnig WE, Saedler H., Schwarz-Sommer Z. Deficiens, en homeotisk gen involverad i kontrollen av blommorfogenes i Antirrhinum majus: proteinet visar homologi med transkription faktorer  // EMBO  J. : journal. - 1990. - Vol. 9 , nej. 3 . - s. 605-613 . — PMID 1968830 .
  11. ↑ 1 2 3 Becker A, Theissen G: De viktigaste kladerna av MADS-box-gener och deras roll i utvecklingen och utvecklingen av blommande växter. Mol Phylogenet Evol 2003, 29:464-489.
  12. ↑ 1 2 Gramzow L, Theissen G. En liftares guide till växternas MADS-värld. Genome Biol. 2010;11:214
  13. ↑ Alvarez-Buylla ER, Pelaz S, Liljegren SJ, Gold SE, Burgeff C, Ditta GS, de Pouplana LR, Martinez-Castilla L, Yanofsky MF: An ancestral MADS-box-genduplicering inträffade före divergensen mellan växter och djur. Proc Natl Acad Sci USA 2000, 97:5328-5333.
  14. ↑ 1 2 3 4 Shore P, Sharrocks AD. MADS-box-familjen av transkriptionsfaktorer. Eur J Biochem. 1 apr 1995;229(1):1-13
  15. ↑ Coen ES, Meyerowitz EM. Virvlarnas krig: genetiska interaktioner som styr blommans utveckling. Natur. 1991 sep 5;353(6339):31-7
  16. ↑ Onouchi H., Igeño MI, Périlleux C., Graves K., Coupland G. Mutagenes av växter som överuttrycker CONSTANS demonstrerar nya interaktioner bland Arabidopsis-gener för blomningstid  // Plant Cell  : journal  . - 2000. - Vol. 12 , nr. 6 . - P. 885-900 . - doi : 10.1105/tpc.12.6.885 . — PMID 10852935 .
  17. ↑ Michaels SD, Amasino RM FLOWERING LOCUS C kodar för ett nytt MADS-domänprotein som fungerar som en repressor av blomning  // Plant Cell  : journal  . - 1999. - Vol. 11 , nr. 5 . - P. 949-956 . - doi : 10.1105/tpc.11.5.949 . — PMID 10330478 .