Функциональная значимость взаимодействия метил-ДНК связывающего белка Kaiso и скаффолдного белка TRIM28 тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 00.00.00, кандидат наук Лобанова Ярослава Владимировна

• Лобанова Ярослава Владимировна
• кандидат наук
• 2025

Оглавление диссертации кандидат наук Лобанова Ярослава Владимировна

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ СОКРАЩЕНИЙ

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1 Семейство TRIM белков

1.2 Особенности структуры белка TRIM28

1.3 Посттрансляционные модификации TRIM28

1.4 Функциональная значимость TRIM28

1.4.1 Импринтинг

1.4.2 Поддержание стабильности генома

1.4.2.1 Подавление мобильных генетических элементов

1.4.2.2 Репарация ДНК

1.4.3 Регуляция транскрипции

1.5 Роль TRIM28 в нормальных и патологических процессах

1.5.1 Канцерогенез

1.5.2. Иммунная система

1.5.3 Нервная система

1.4 Разнообразие партнеров TRIM28

1.4.1 Партнеры TRIM28, привлекающие его к хроматину

1.4.2 Партнеры TRIM28 в контексте эпигенетического редактирования

1.4.3 Kaiso в качестве потенциального партнера TRIM28

ГЛАВА 2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

2.1 Получение химически компетентных клеток Escherichia coli (TOP10)

2.2 Трансформация бактерий Escherichia coli методом "теплового шока"

2.3 Клеточные линии

2.4 Выделение тотальной РНК и обратная транскрипция

2.5 Получение конструкций

2.6 Дизайн мутаций SIM

2.7 Выделение плазмидной ДНК

2.8 Трансфекция кальций-фосфатным методом

2.9 Выделение тотальных клеточных лизатов после трансфекции

2.10 Выделение хроматина

2.11 Хроматин иммунопреципитация

2.12 Иммунофлуоресцентная микроскопия

2.13 Индукция экспрессии белков

2.14 Ультразвуковая экстракция белков

2.15 Очистка белков после ультразвука с помощью GST-сефарозы

2.16 Очистка белков с помощью Ni-NTA агарозы

2.17 Копреципитационый анализ

2.18 Иммунопреципитация

2.19 Вестерн-блоттинг

2.20 Исследование ДНК-белкового взаимодействия методом задержки подвижности в геле ДНК-белкового комплекса (EMSA)

2.21 Репортерный метил-зависимый репрессионный анализ

2.22 Редактирование генома

2.23 Статистическая обработка данных

2.24 Метилирование in vitro

ГЛАВА 3. РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

3.1 Kaiso напрямую связывается с белком TRIM28

3.2 Kaiso взаимодействует с белком TRIM28 c помощью BTB/POZ и домена цинковые пальцы

3.3 TRIM28 взаимодействует с Kaiso при помощи RBBC- и PHD-Bromo доменов

3.4 Связывание Kaiso с ДНК не нарушается в присутствии TRIM28

3.5 TRIM28 усиливает сумоилирование Kaiso, ослабляя опосредованную им метил-зависимую репрессию транскрипции

3.6 Исследование Kaiso как аналога KRAB-белков в сумоилировании TRIM28

3.6.1 Определение функциональных доменов TRIM28 необходимых для его гиперсумоилирования белком Kaiso

3.6.2 Способность Kaiso гиперсумоилировать TRIM28 сохраняется при мутации SIM's в белке Kaiso

3.6.3 BTB/POZ домен Kaiso участвует в сумоилировании белка TRIM28

3.6.4 Гомолог Kaiso ZBTB4 не является регулятором сумоилирования TRIM28

3.7 Ландшафт распределения Kaiso и TRIM28 в геноме клеток человека

3.7.1 Уровень TRIM28 на хроматине снижается при нокауте Kaiso

3.7.2 Характеристика профиля связывания Kaiso с хроматином

3.7.3 Характеристика профиля связывания TRIM28 с хроматином

3.7.4 Поиск и характеристика общих участков связывания Kaiso и TRIM28 в клетках Caki1

3.7.5 Связывание TRIM28 с хроматином зависит от присутствия Kaiso

3.8 Коэкспрессия Kaiso и TRIM28 при эмбриональном развитии мыши

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

ВЫВОДЫ

СПИСОК ЦИТИРОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ СОКРАЩЕНИЙ

ДНК - дезоксирибонуклеиновая кислота РНК - рибонуклеиновая кислота п.н. - нуклеотидная пара

CpG - последовательность, включающая цитозин (С) и гуанин (G), соединённые фосфатной группой (р)

DAPI - флуоресцентный краситель диамидино-2-фенилиндол

DMEM - модифицированная среда Дульбекко, разработанная Иглом

DNMT - фермент, катализирующий метилирование ДНК (ДНК-метилтрансфераза)

PBS - буферный раствор на основе фосфатов и хлорида натрия

NCoR - корепрессорный комплекс в ядре клетки

NEM (N-этилмалеимид) - ингибитор протеаз

BTB/POZ - белки, содержащие N-концевой BTB-домен и C-концевые цинковые пальцы ПЦР - метод амплификации ДНК (полимеразная цепная реакция) кДа - единица измерения массы белков (килодальтон)

HDAC - фермент, удаляющий ацетильные группы с гистонов (гистондеацетилаза)

5 mC - модифицированное основание 5-метилцитозин

WT - организм с немутированным генотипом (дикий тип)

Kaiso KO - генетическая линия с выключенным геном Kaiso

TRIM28 KO - нокаутная модель по гену TRIM28

K42R - мутация в белке Kaiso: лизин в позиции 42 заменён на аргинин RING - цинк-связывающий домен типа C3HC4

PHD - домен, гомологичный растительным гомеодоменам (Plant homeodomain) mQ - деионизированная вода Ме - метилирование Р - фосфорилирование Ac - ацетилирование

SUMO - малый убиквитин-подобный олигопептид, сумоилирование ZFP, ZNF - белок с цинковыми пальцами

KRAB-ZNF - белок с KRAB доменом и доменом цинковые пальцы ERV - эндогенные ретровирусные элементы WT - дикий тип KO - нокаут

PDB - банк данных белковых структур PMSF - фенилметилсульфонилфторид

TRIM - содержащий трехчастный мотив (Tripartite Motif Containing) ChIP - хроматин-иммунопреципитация IP - иммунопреципитация WB - вестерн-блот Seq - секвенирование

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Функциональная значимость взаимодействия метил-ДНК связывающего белка Kaiso и скаффолдного белка TRIM28»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность работы. Изучение регуляции экспрессии генов является ключевым аспектом молекулярной биологии. Этот процесс можно представить как сложную иерархическую систему, где с ДНК связываются транскрипционные факторы, чаще всего привлекающие дополнительные кофакторы транскрипции (коактиваторы и корепрессоры), которые в свою очередь могут стимулировать сборку целых ферментативных комплексов на ДНК, оказывающих влияние на структуру хроматина и тем самым влияя на экспрессию генов [1].

Широкое разнообразие и механизмы действия кофакторов транскрипции находятся под пристальным изучением научного сообщества. Одним из аспектов, оказывающих воздействие на активность кофакторов являются посттрансляционные модификации этих белков [2]. Среди них сумоилирование является одной из основных модификаций, чье присоединение к транскрипционным факторам и кофакторам может как активизировать, так и подавлять транскрипцию, регулируемых ими генов. Известно, что нарушение процессов сумоилирования связано с развитием ряда заболеваний, в том числе неврологических, сердечно-сосудистых, а также рака [3].

ТЫМ28 является широко известным транскрипционным кофактором, необходимым для эмбрионального развития; формирования импринтома; клеточной дифференцировки, особенно клеток иммунной и нервной системы; а также стабильности генома, осуществляя подавление активности повторяющихся элементов и играя роль в репарации двухцепочечных разрывов. Активность ТЫМ28 в качестве транскрипционного корепрессора зависит от его сумоилирования, которое происходит после привлечения TRIM28 к ДНК и стимулирует сборку корепрессорного комплекса, включающего, например, деацетилазы гистонов, Н3К9 метилазы [4-6].

Также, ТЫМ28 — это белок с Е3 SUMO-лигазной активностью, способный стимулировать собственное сумоилирование. Этот процесс регулируется различными факторами, в частности, КЯАВ-доменом белка ZNF74 [7]. КЯАВ-белки, такие как ZNF74, выполняют две важные функции: привлечение ТЫМ28 к ДНК, благодаря цинковым пальцам KRAB-белки связываются с определенными участками ДНК, а через КЯАВ-домен они привлекают к этим участкам ТЫМ28; усиление сумоилирования ТЫМ28 за счет KRAB-домена играет ключевую роль в сборке репрессорного комплекса.

Сходство транскрипционного фактора Kaiso с KRAB-белком ZFP57 по локализации на локусах контроля импринтинга, метилированных последовательностях, а также способности Kaiso участвовать в необратимой подавлении транскрипции ряда генов, позволило рассмотреть

Kaiso в качестве потенциального партнера TRIM28, привлекающего его к ДНК и оказывающего влияние на его сумоилирование.

В данной работе впервые было показано, что Kaiso напрямую взаимодействует с TRIM28. Были охарактеризованы структурные особенности данных белков, важные для их взаимодействия. Впервые показано, что BTB/POZ домен Kaiso действует аналогично KRAB доменам, участвуя в усилении сумоилирования TRIM28. Также было исследовано распределение Kaiso и TRIM28 на хроматине, найдены и охарактеризованы общие участки связывания этих факторов.

Таким образом, найденная способность белка Kaiso выступать в роли регулятора сумоилирования белка TRIM28 представляет собой новое и важное свойство белков BTB/POZ семейства транскрипционных факторов, интересное для фундаментальной науки. В прикладной части данное свойство Kaiso позволяет рассматривать его как мишень для направленного воздействия с целью нарушения процессов сумоилирования. Кроме того, способность белка Kaiso взаимодействовать с TRIM28 делает его перспективным кандидатом в качестве эпигенетического редактора, что открывает новые возможности в разработке методов управления экспрессией генов и терапии различных заболеваний.

Степень разработанности темы. TRIM28, являясь транскрипционным корепрессором, привлекает к хроматину различные кофакторы транскрипции, участвует в разнообразных биологических процессах и обладает обширным белковым интерактомом [8]. В основном, в него входят члены семейства KRAB-белков с цинковыми пальцами. Среди них присутствуют такие белки как ZFP57, который вместе с TRIM28 участвует в установлении импринтинга [9]; ZNF93, ZNF91, ZNF282, участвующие в подавлении активности эндогенных ретровирусных элементов [10] и другие. Также партнерами TRIM28 являются p53 [11], SWI/SNF [12], HIFla [13], ДНК-метилтрансферазы [9], гистоновые метилазы и деацетилазы [14], HP1 [15] и многие другие [16]. Тем не менее показано, что лишь KRAB домены способны усиливать его сумоилирование, одну из ключевых посттрансляционных модификаций TRIM28 [7]. Показано, что гистоновые деацетилазы и метилазы содержат сайты взаимодействия с SUMO, которые обеспечивают их привлечение к сумоилированному TRIM28 [17].

Белок Kaiso, так же как и ZFP57, связывается с метилированными последовательностями ДНК, в том числе с локусами контроля геномного импринтинга (ICR), и участвует в гомеостазе их метилирования [18]. Его удаление приводит к снижению метилирования ICR в локусе H19/Igf2 у человека [19], с другой стороны одна из его форм приводит к гиперметилированию и H3K9 триметилированию промоторной области гена trim25 [20]. В последнее время появились работы о возможности белков с BTB/POZ доменами выступать в роли кофакторов

сумоилирования [21]. Все эти предпосылки позволяют рассматривать Kaiso в качестве потенциального партнера TRIM28.

Цели и задачи исследования. Целью диссертационной работы является характеристика взаимодействия транскрипционного фактора Kaiso и транскрипционного корепрессора TRIM28 в контексте сумоилирования TRIM28 и его привлечения к хроматину.

Для достижения цели были поставлены следующие задачи:

1) Определить способность Kaiso взаимодействовать с TRIM28 и домены важные для этого взаимодействия;

2) Охарактеризовать влияние TRIM28 в качестве E3 SUMO лигазы на белок Kaiso;

3) Определить может ли Kaiso выступать в качестве регулятора сумоилирования TRIM28 по аналогии с KRAB белками и сохраняется ли это свойство у других BTB/POZ белков;

4) Определить, может ли Kaiso колокализоваться на хроматине с TRIM28 и будет ли меняться распределение TRIM28 на хроматине при инактивации Kaiso в клетках светлоклеточного рака почки Cakil ;

5) Определить на каких стадиях эмбрионального развития мыши Kaiso коэкспрессируется с TRIM28.

Основные положения, выносимые на защиту:

1) Kaiso и TRIM28 напрямую взаимодействуют друг с другом: BTB/POZ домен Kaiso взаимодействует с RBCC доменом TRIM28, домен цинковые пальцы Kaiso взаимодействует с RBCC и PHD-Bromo доменами TRIM28;

2) TRIM28 усиливает сумоилирование Kaiso, что приводит к снижению его репрессионной активности;

3) BTB/POZ домен Kaiso участвует в усилении сумоилирования TRIM28, при этом найденные SIM не влияют на этот процесс. Гомолог Kaiso, белок ZBTB4, не может оказывать влияние на сумоилирование TRIM28;

4) Существуют регионы колокализации Kaiso и TRIM28, они обогащены промоторами и первыми интронами; эти промоторы преимущественно расположены в CpG shores и высокометилированы;

5) Kaiso оказывает влияние на привлечение TRIM28 к хроматину в участках расположенных в CpG-shores промоторов в клетках Cakil;

6) Всплеск экспрессии Kaiso во время эмбрионального развития мыши совпадает с пиком

экспрессии TRIM28 в отдельных типах клеток нервной и иммунной систем.

Научная новизна. В данной работе впервые показано, что Kaiso напрямую взаимодействует с TRIM28: BTB/POZ домен Kaiso взаимодействует с RBCC доменом TRIM28, а домен цинковые пальцы Kaiso взаимодействует с RBCC и PHD-Bromo доменами TRIM28. Показано взаимное усиление сумоилирования TRIM28 и Kaiso в условия совместной гиперэкспрессии. Целостность структуры TRIM28 оказалась необходимой для его сумоилирования в присутствии Kaiso. Впервые охарактеризованные сайты взаимодействия с SUMO (SIM) Kaiso не оказались необходимыми для усиления сумоилирования TRIM28, а BTB/POZ домен Kaiso оказался достаточным для этого процесса, что позволило впервые провести параллель между BTB/POZ Kaiso и KRAB доменами KRAB белков с цинковыми пальцами. Это свойство BTB/POZ домена оказалось неуниверсальным для белков принадлежащих его семейству: BTB/POZ домен ближайшего гомолога Kaiso ZBTB4 не участвует в усилении сумоилирования TRIM28.

Действие Kaiso в качестве метил-зависимого репрессора транскрипции снижалось в присутствии TRIM28, что подтверждало ранее опубликованные исследования о связи сумоилирования Kaiso и осуществляемой им регуляции транскрипции.

Впервые охарактеризован профиль связывания Kaiso с хроматином в линии клеток светлоклеточного рака почки Caki1 с использованием антител, одобренных Encode. ChIP-seq анализ показал, что Kaiso преимущественно связывается с метилированными CG-богатыми областями генома. Последовательность KBS (Kaiso Binding Sequence, CTGCNA) была идентифицирована в 77% сайтах связывания Kaiso. Её обогащение наблюдалось преимущественно в интронах и межгенных региона, тогда как CGCG последовательность была обогащена в промоторах, экзонах и границах интрон-экзон.

Впервые обнаружены регионы колокализации Kaiso и TRIM28, они обогащены промоторами и первыми интронами; эти промоторы преимущественно расположены в CpG shores и высокометилированы. Показано, что Kaiso оказывает влияние на привлечение TRIM28 к хроматину в участках расположенных в СpG-shores промоторов в клетках Caki1.

Благодаря анализу баз данных одноклеточного секвенирования эмбрионов мыши на разных стадиях развития впервые обнаружено существование стадий эмбрионального развития со всплесками коэкспрессии Kaiso и TRIM28 в определенных типах клеток (B-клетки E12.75, регуляторные Т-клетки Е12.75, нейрональные прогениторные клетки E10.0, Slc17a8+ нейроны E15.75 и другие).

Теоретическая и практическая значимость работы. Теоретическая значимость работы заключается в идентификации BTB/POZ домена Kaiso в качестве фактора, усиливающего сумоилирование TRIM28, посттрансляционную модификацию, которая является ключевой для осуществления функций ТЫМ28 в качестве транскрипционного корепрессора.

Несмотря на активное изучение механизмов действия ТЫМ28, последствия его активности часто являются непредсказуемыми. Например, в раке ТЫМ28 может проявлять роль как опухолевого супрессора, так и онкогена [22,23]. Раскрытие взаимодействия между белками Kaiso и ТЫМ28 представляет собой важный шаг к более глубокому пониманию комплексного воздействия ТЫМ28 на регуляцию экспрессии генов и развитие заболеваний, что позволит рассматривать ТЫМ28 или его взаимодействие с Kaiso в качестве терапевтической мишени.

Более того, полученные данные позволяют в дальнейшем рассматривать BTB/POZ домен Kaiso в качестве перспективного аналога KRAB-домена, который используется в современной науке для эпигенетического редактирования.

Методология и методы исследования. Исследование было проведено с использованием современного оборудования и актуальных методов молекулярной и клеточной биологии, включая геномное редактирование клеточных линий человека с помощью CRISPR/Cas9, молекулярное клонирование, вестерн-блот анализ, иммунопреципитацию хроматина с дальнейшим секвенированием ДНК, коиммунопреципитацию и другие методы. Для решения поставленных задач применялись современные подходы в области биоинформатического и статистического анализа.

Личный вклад автора. Диссертационная работа основана на собственных данных полученных автором в период с 2020-2025 гг. Клеточная линия с нокаутом по гену Гт28, полученная методом CRISPR/Cas9, была получена лично автором. В ходе работы автором произведены эксперименты, характеризующие структурные особенности взаимодействия Kaiso и TRIM28, в результате которых было показано, что BTB/POZ домен Kaiso играет ключевую роль в сумоилировании ТЫМ28. Лично автором был проведен эксперимент по иммунопреципитации хроматина из клеточных лини СаЫ WT, СаЫ Kaiso КО, СаЫ TRIM28 КО с антителами против Kaiso или TRIM28, на основании которого сотрудником лаборатории геномики и эпигеномики позвоночных Абрамовом П.М. был произведен биоинформатический анализ сырых данных, позволивший охарактеризовать профиль связывания Kaiso с хроматином и места колокализации Kaiso и ТЫМ28 в геноме.

Степень достоверности и апробация результатов. По материалам работы опубликовано 4 статьи в рецензируемых журналах, индексируемых в Scopus и рекомендованных ВАК Министерства науки и высшего образования РФ:

1. Lobanova, Y., Mazur, A., Kaplun, D., Prokchortchouk, E., Zhenilo, S. SUMOylation of TRIM28 is positively modulated by the BTB/POZ domain of Kaiso // Mol. Biol. Rep. 2025. Vol. 52, № 1. P. 153.

2. Starshin, A., Abramov, P., Lobanova, Y., Sharko, F., Filonova, G., Kaluzhny, D., Kaplun, D., Deyev, I., Mazur, A., Prokhortchouk, E., Zhenilo, S. Dissecting the Kaiso binding profile in clear renal cancer cells // Epigenetics Chromatin. Springer Science and Business Media LLC, 2024. Vol. 17, № 1. P. 38.

3. Лобанова Я.В., Женило С.В. Геномный импринтинг и случайная моноаллельная экспрессия // Биохимия. - 2024. № 89. - С. 94-108

4. Lobanova, Y., Filonova, G., Kaplun, D., Zhigalova, N., Prokhortchouk, E., Zhenilo, S. TRIM28 regulates transcriptional activity of methyl-DNA binding protein Kaiso by SUMOylation // Biochimie. 2023. Vol. 206. P. 73-80.

Основные результаты данной работы представлены на российских и международных конференциях: XXXIV Международная Зимняя Молодёжная Научная Школа "Перспективные Направления Физико-Химической Биологии и Биотехнологии", Москва, 2022; 26-ая Пущинская школа-конференция молодых ученых с международным участием «БИОЛОГИЯ - НАУКА XXI ВЕКА», Пущино, 2023; Международная конференции «Геномный анализ и генетическая модификация клеток», 2023 г., Москва; XXIII Зимняя молодежная школа по биофизике и молекулярной биологии, Санкт-Петербург, 2024.

Результаты исследования опубликованы в сборниках тезисов и материалах конференций:

1. Лобанова Я.В., Женило С.В. Взаимная регуляция сумоилирования метил-ДНК-связываюшего белка Kaiso и транскрипционного корепрессора Trim28 // 26-ая Пущинская школа-конференция молодых ученых с международным участием «БИОЛОГИЯ -НАУКА XXI ВЕКА», 9-13 апреля 2023 г., Пущино, Россия. Сборник тезисов. - 2023. - С. 41.

2. Лобанова Я.В., Мазур А.М., Прохорчук Е.Б, Абрамов П.М., Женило С.В, Kaiso — новый регулятор случайной моноаллельной экспрессии // Международная конференция «Геномный анализ и генетическая модификация клеток», 10-11 октября 2023 г., ИБР РАН, Москва, Россия, Сборник тезисов. - 2023. - С. 52.

3. Лобанова Я.В., Старшин А.С., Мазур А.М., Женило С.В., Kaiso привлекает скаффолдный белок TRIM28 к хроматину // XXIII Зимняя молодежная школа по биофизике и молекулярной

биологии, 26 февраля - 2 марта 2024 г., НИЦ «Курчатовский институт» - ПИЯФ, Санкт-Петербург, Россия, Сборник тезисов. - 2023. - С. 198. 4. Лобанова Я.В., Абрамов П.М., Старшин А.С., Мазур А.М., Прохорчук Е.Б., Женило С.В., Молекулярные механизмы взаимодействия Kaiso и ТЫМ28: эпигенетические аспекты и биологическое значение // XI Ежегодная научная конференция ФИЦ «Биотехнологии» РАН, 12-14 февраля 2025 г., Москва, Россия, Сборник тезисов. - 2025. - С. 38

Результаты исследования были доложены на аттестациях в рамках обучения в аспирантуре ФИЦ Биотехнологии РАН, а также неоднократно на межлабораторных семинарах, организованных д.б.н., член-корреспондентом РАН, профессором Прохорчуком Е.Б., с научными сотрудниками лаборатории геномики и эпигеномики позвоночных ФИЦ Биотехнологии РАН и группой РНК-эпигенетики и механизмов геномной стабильности ФИЦ Биотехнологии РАН (г. Москва).

Структура диссертации. Диссертация изложена на 145 страницах машинописного текста и содержит следующие разделы: введение, обзор литературы, материалы и методы, результаты и обсуждение, заключение, выводы и список использованной литературы. Работа содержит 66 рисунков и 1 таблицу. Список литературы включает в себя 165 библиографических ссылок.

ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ 1.1 Семейство TRIM белков

Белковое семейство TRIM (Tripartite Motif) характеризуется наличием трех основных мотивов: домена RING, одного или нескольких B-box доменов, а также суперспирального (coiled-coil) участка. Эти мотивы, как правило, расположены ближе к N-концу белка и формируют трехчастную (tripartite) структуру, которая дала название всему семейству [23]. RING-B-box-coiled-coil структуру сокращенно называют RBCC доменом [24] .

RING домен представляет собой разновидность цинкового пальца, который связывает ионы цинка через консервативные остатки гистидина и цистеина. Этот домен играет ключевую роль в E3 убиквитин лигазной активности многих белков TRIM, позволяя им переносить молекулы убиквитина на субстрат, что маркирует их для последующей протеасомной деградации [25].

B-box домены, также содержащие цинк-связывающие мотивы, обычно представлены в TRIM белках в количестве одного или двух (B-box 1 и B-box 2). Они участвуют в белок-белковых взаимодействиях и стабилизации структуры TRIM белков.

Одной из ключевых характеристик TRIM белков является их способность образовывать гомодимеры и более сложные олигомеры. Эта способность обеспечивается суперспиральными участками, которые формируют протяженную а-спираль длиной около 170 Â. Данная структура характеризуется консервативным гептадным повтором, который способствует образованию стабильных антипараллельных гомодимеров. Такая архитектура удерживает RING и B-box домены на противоположных концах молекулы, что обеспечивает их функциональную активность. Например, RING домен, расположенный на одном конце, может участвовать в убиквитинировании, в то время как B-box домен на другом конце способствует стабилизации структуры или взаимодействию с другими белками. Эта особенность строения TRIM белков играет важную роль в их биологической активности, так как олигомеризация часто необходима для выполнения таких функций, как регуляция транскрипции, противовирусная защита или участие в клеточном стрессе [26].

C-концевая область TRIM белков отличается большим разнообразием и может содержать различные домены, такие как PRY/SPRY, COS, FIL, MATH и B30.2. Эти домены участвуют в белок-белковых взаимодействиях, функциях, подобных фибронектину типа III, ассоциации с промежуточными филаментами и распознавании специфических белковых субстратов [24].

Все многоклеточные эукариоты имеют белки TRIM, но их количество зависит от положения вида на эволюционном древе. Например, у плодовых мушек обнаружено 6 генов TRIM, тогда как у человека их более 70. У бесчелюстных позвоночных число генов TRIM достигает примерно 30, и большинство из них выполняют консервативные функции, такие как контроль клеточной пролиферации и дифференцировки. Однако с появлением челюстных позвоночных и усложнением иммунной системы количество генов TRIM резко увеличилось до 60-80 у млекопитающих. Многие из этих новых генов индуцируются цитокинами, обладают прямой противовирусной активностью или регулируют иммунную систему [27] [28].

Белки семейства TRIM играют важную роль в различных биологических процессах, включая иммунный ответ, регуляцию клеточного цикла и пролиферацию, убиквитинирование и деградацию белков, а также развитие онкологических заболеваний [23] .

1.2 Особенности структуры белка TRIM28

TRIM28, также известный как KAP1 и TIF1 в, входит в подсемейство белков способных связываться с хроматином и являющихся посредниками в регуляции транскрипции TIF1 (transcriptional intermediary factor 1) [29]. В N-концевой области TRIM28 расположен RBCC домен (рис.1).

Рис. 1. Структура и посттрансляционные модификации белка TRIM28 [22].

RING домен TRIM28 характеризуется богатой цистеином последовательностью и играет ключевую роль во взаимодействии с доменом KRAB (Kruppel-associated box), который присутствует во многих KRAB белках с цинковыми пальцами (KRAB-ZNF) [30].

Центральная часть белка TRIM28 содержит PxVxL пентапептидный домен, который обеспечивает связывание с белком HP1 [17]. Кроме того, как и другие белки TIF1, TRIM28 имеет характерный TSS участок, состоящий из 25 аминокислот, богатых триптофаном и фенилаланином [30].

На C-конце белка TRIM28 расположены два ключевых домена: PHD и бромодомен (Bromo). Эти домены играют важную роль в рекрутировании компонентов комплекса NuRD (Nucleosome Remodeling Deacetylase), гистондеацетилазного комплекса и метилтрансферазы SETDB1, специфичной к гистону H3K9 [23]. Взаимодействие этих компонентов способствует конденсации хроматина. PHD домен, как и RING домен, имеет структуру, богатую цистеином и гистидином, и содержит консенсусный мотив Cys4-His-Cys3, который охватывает 50-80 аминокислотных остатков. Вместе с бромодоменом и доменом PxVxL PHD домен участвует в формировании конденсированного гетерохроматина, который характеризуется низким уровнем ацетилирования гистонов, высоким уровнем триметилирования H3K9 (H3K9me3) и усиленным связыванием белка HP1.

1.3 Посттрансляционные модификации TRIM28

Посттрансляционная модификация белков (ПТМ) играет ключевую роль в регуляции стабильности, локализации и функциональной активности белков, участвующих в передаче сигналов. Путем ковалентного присоединения небольших молекул к определенным аминокислотным остаткам или изменения структуры и химических свойств аминокислот достигается значительное расширение функционального разнообразия белков. Большинство ПТМ происходят быстро и обратимо, что позволяет им выступать в качестве регуляторных переключателей для белков, задействованных в сигнальных путях, связанных с ответом на стресс [31].

Показано, что TRIM28 подвергается фосфорилированию, убиквитинированию, сумоилированию и ацетилированию (рис.1).

Экспрессия стабильно фосфорилированной формы TRIM28 (p-TRIM28(S824)) улучшает выживаемость и пролиферацию нервных стволовых клеток. Основной механизм этого процесса заключается в том, что высокая экспрессия p-TRIM28 (S824) усиливает её связывание с PCNA и одновременно подавляет связывание CUL4A с PCNA. В результате снижается СиЬ4А-опосредованная убиквитин-зависимая деградация, что повышает стабильность PCNA и способствует выживанию и пролиферации нервных стволовых клеток [10].

Фосфорилирование по 824 серину TRIM28 происходит в участках двухцепочечных разрывов ДНК, откуда фосфорилированный TRIM28 быстро распространяется по всему хроматину. Удаление этого сайта фосфорилирования TRIM28 приводит к утрате способности хроматина к деконденсации, индуцированной двухцепочечными разрывами, и делает клетки гиперчувствительными к агентам, вызывающим образование этих разрывов [32]. Более того, установление последующих ПТМ тонко регулируют репрессионное действие TRIM28 во время повреждения ДНК. Так, дальнейшее сумоилирование фосфорилированного TRIM28 по 676 лизину направляет его на SUMO-зависимую деградацию под действием RNF4 [33], что объясняет более ранние наблюдения об антагонизме сумоилирования и фосфорилирования TRIM28 [34].

Показано, что TRIM28 может выступать в роли фактора элонгации транскрипции, который входит в комплекс с ДНК-зависимой РНК-полимеразой, находящейся в состоянии паузы. Фосфорилирование TRIM28 приводит к активации транскрипции, что может говорить о том, что именно сумоилированная форма TRIM28 способствует наступлению паузы транскрипции [35].

Сумоилирование - это ключевая посттрансляционная модификация TRIM28, которая включает присоединение малого убиквитин-подобного олигопептида (Small Ubiquitin-like Modifier - SUMO). Этот процесс, как и убиквитинирование, включает каскад ферментативных реакций с участием E1, E2 и E3 лигаз. Хотя SUMO E3 лигазы не являются строго необходимыми для сумоилирования, их дисрегуляция может значительно влиять на этот процесс, что играет роль как в нормальном развитии, так и в онкогенезе [36].

У млекопитающих экспрессируется как минимум три члена семейства SUMO. Функциональный эффект модификации белков SUMO зависит от того, какой именно член семейства SUMO конъюгируется с целевым белком. Зрелые SUMO2 и SUMO3 практически идентичны, обладая 97% сходства последовательностей, поэтому часто их объединяют под названием SUMO2/3. Зрелые SUMO2/3 имеют лишь 47% сходства с SUMO1. В клетках концентрация свободных SUMO2/3 выше, чем свободных SUMO1. Некоторые белки преимущественно связываются с SUMO2/3 или SUMO1, в то время как другие могут конъюгироваться с любым из них. Интересно, что SUMO2/3, в отличие от SUMO1, способны образовывать убиквитин подобные полимеры на целевых белках. При этом моносумоилирование и полисумоилирование следует рассматривать как различные ПТМ [36].

Транскрипционная репрессионная активность TRIM28 зависит от сумоилирования трех специфических остатков лизина (K554, K779 и K804) [37]. Показано, что PHD-домен TRIM28 выполняет функцию внутримолекулярной E3 SUMO лигазы, способствующей сумоилированию соседнего бромодомена. Структура PHD-домена, напоминающая RING домен, необходима как для связывания с Ubc9 (E2 SUMO лигаза), так и для сумоилирования, направляя модификацию на определенные лизиновые остатки в бромодомене. Сумоилирование необходимо для опосредованного TRIM28 подавления генной активности и выполняет свою функцию, непосредственно привлекая гистоновую метилтрансферазу SETDB1 и компонент CHD3/Mi2 комплекса NuRD через SUMO-взаимодействующие мотивы (SUMO interacting motifs - SIM) [38]. Сумоилирование усиливает привлечение TRIM28 к провирусной ДНК, что, в свою очередь, приводит к модификации провирусного хроматина репрессивными метками гистона H3K9me3 [39].

Сумоилирование TRIM28 может не только регулироваться на внутримолекулярном уровне, но и изменяться под воздействием внешних факторов. Так, присутствие KRAB-домена белка ZNF74 способно усиливать сумоилирование TRIM28 [7].

Ацетилирование было детектировано в суперспирали и бромодомене TRIM28. Хотя известно, что ацетилирование гистонов играет важную роль в регуляции экспрессии генов, влияние ацетилирования TRIM28 на его активность остается плохо изученным . Показано, что экспрессия мутированного TRIM28, имитирующего его ацетилированную форму, меняет транскриптом клеточной линии K562 аналогично нокауту по TRIM28. Также такая форма хуже взаимодействует с KRAB белками с цинковыми пальцами [40].

1.4 Функциональная значимость TRIM28 1.4.1 Импринтинг

У диплоидных организмов генетический материал передается потомству в равных долях от обоих родителей, что обеспечивает экспрессию генов с материнской и отцовской аллелей. Однако у млекопитающих, сумчатых, растений и некоторых насекомых существует особая группа генов, активность которых зависит от стадии развития и типа ткани: они экспрессируются только с одного из родительских аллелей. Этот феномен называется геномным импринтингом и представляет собой эпигенетический механизм, регулирующий транскрипцию гена в зависимости от его происхождения [41].

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Лобанова Ярослава Владимировна, 2025 год

СПИСОК ЦИТИРОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Wang Z. et al. Interplay between cofactors and transcription factors in hematopoiesis and hematological malignancies // Signal Transduct. Target. Ther. Springer Science and Business Media LLC, 2021. Vol. 6, № 1. P. 24.

2. Kim H.K., Jeong M.G., Hwang E.S. Post-translational modifications in transcription factors that determine T helper cell differentiation // Mol. Cells. Korean Society for Molecular and Cellular Biology, 2021. Vol. 44, № 5. P. 318-327.

3. Huang C.-H., Yang T.-T., Lin K.-I. Mechanisms and functions of SUMOylation in health and disease: a review focusing on immune cells // J. Biomed. Sci. BioMed Central, 2024. Vol. 31, № 1. P. 16.

4. Alexander K.A. et al. TRIM28 Controls Genomic Imprinting through Distinct Mechanisms during and after Early Genome-wide Reprogramming // Cell Rep. 2015. Vol. 13, № 6. P. 1194-1205.

5. Grassi D.A. et al. TRIM28 and the control of transposable elements in the brain // Brain Res. Elsevier BV, 2019. Vol. 1705. P. 43-47.

6. Sripathy S.P., Stevens J., Schultz D.C. The KAP1 corepressor functions to coordinate the assembly of de novo HP1-demarcated microenvironments of heterochromatin required for KRAB zinc finger protein-mediated transcriptional repression // Mol. Cell. Biol. Informa UK Limited, 2006. Vol. 26, № 22. P. 8623-8638.

7. Mascle X.H. et al. Sumoylation of the transcriptional intermediary factor 1beta (TIF1beta), the Co-repressor of the KRAB Multifinger proteins, is required for its transcriptional activity and is modulated by the KRAB domain // J. Biol. Chem. 2007. Vol. 282, № 14. P. 10190-10202.

8. Leseva M. et al. Erase-maintain-establish: Natural reprogramming of the mammalian epigenome // Cold Spring Harb. Symp. Quant. Biol. Cold Spring Harbor Laboratory, 2015. Vol. 80. P. 155-163.

9. Zuo X. et al. Zinc finger protein ZFP57 requires its co-factor to recruit DNA methyltransferases and maintains DNA methylation imprint in embryonic stem cells via its transcriptional repression domain // J. Biol. Chem. Elsevier BV, 2012. Vol. 287, № 3. P. 2107-2118.

10. Brattas P.L. et al. TRIM28 controls a gene regulatory network based on endogenous retroviruses in human neural progenitor cells // Cell Rep. Elsevier BV, 2017. Vol. 18, № 1. P. 1-11.

11. Jin J.-O. et al. Sequential ubiquitination of p53 by TRIM28, RLIM, and MDM2 in lung tumorigenesis // Cell Death Differ. Springer Science and Business Media LLC, 2021. Vol. 28, № 6. P. 1790-1803.

12. Li J. et al. TRIM28 interacts with EZH2 and SWI/SNF to activate genes that promote mammosphere formation // Oncogene. 2017. Vol. 36, № 21. P. 2991-3001.

13. Yang Y. et al. HIF-1 Interacts with TRIM28 and DNA-PK to release paused RNA polymerase II and activate target gene transcription in response to hypoxia // Nat. Commun. Springer Science and Business Media LLC, 2022. Vol. 13, № 1. P. 316.

14. Satou A. et al. A novel transrepression pathway of c-myc // J. Biol. Chem. Elsevier BV, 2001. Vol. 276, № 49. P. 46562-46567.

15. Gehrmann U. et al. Critical role for TRIM28 and HP1ß/y in the epigenetic control of T cell metabolic reprograming and effector differentiation // Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. Proceedings of the National Academy of Sciences, 2019. Vol. 116, № 51. P. 25839-25849.

16. Cheng C.-T., Kuo C.-Y., Ann D.K. KAPtain in charge of multiple missions: Emerging roles of KAP1 // World J. Biol. Chem. Baishideng Publishing Group Inc., 2014. Vol. 5, № 3. P. 308-320.

17. Schultz D.C. et al. SETDB1: a novel KAP-1-associated histone H3, lysine 9-specific methyltransferase that contributes to HP1-mediated silencing of euchromatic genes by KRAB zinc-finger proteins // Genes & Development. 2002. Vol. 16, № 8. P. 919-932.

18. Kaplun D. et al. Kaiso Regulates DNA Methylation Homeostasis // Int. J. Mol. Sci. 2021. Vol. 22, № 14.

19. Bohne F. et al. Kaiso mediates human ICR1 methylation maintenance and H19 transcriptional fine regulation // Clin. Epigenetics. 2016. Vol. 8. P. 47.

20. Zhenilo S. et al. DeSUMOylation switches Kaiso from activator to repressor upon hyperosmotic stress // Cell Death Differ. 2018. Vol. 25, № 11. P. 1938-1951.

21. Dong D. et al. Inflammasome activity is controlled by ZBTB16-dependent SUMOylation of ASC // Nat. Commun. Springer Science and Business Media LLC, 2023. Vol. 14, № 1. P. 8465.

22. Czerwinska P., Mazurek S., Wiznerowicz M. The complexity of TRIM28 contribution to cancer // J. Biomed. Sci. 2017. Vol. 24, № 1. P. 63.

23. Maghsoudloo M. et al. Multifaceted role of TRIM28 in health and disease // MedComm. Wiley, 2024. Vol. 5, № 11. P. e790.

24. Esposito D., Koliopoulos M.G., Rittinger K. Structural determinants of TRIM protein function // Biochem. Soc. Trans. Portland Press Ltd., 2017. Vol. 45, № 1. P. 183-191.

25. Borlepawar A., Frey N., Rangrez A.Y. A systematic view on E3 ligase Ring TRIMmers with a focus on cardiac function and disease // Trends Cardiovasc. Med. Elsevier BV, 2019. Vol. 29, № 1. P. 1-8.

26. Taka J.R.H., Sun Y., Goldstone D.C. Mapping the interaction between Trim28 and the KRAB domain at the center of Trim28 silencing of endogenous retroviruses // Protein Sci. Wiley, 2022. Vol. 31, № 10. P. e4436.

27. Vunjak M., Versteeg G.A. TRIM proteins // Curr. Biol. Elsevier BV, 2019. Vol. 29, № 2. P. R42-R44.

28. Nenasheva V.V., Stepanenko E.A., Tarantul V.Z. Multi-directional mechanisms of action of TRIM family genes in the response of the innate immune system to bacterial infections (review) // Biokhimiia. The Russian Academy of Sciences, 2024. Vol. 89, № 7. P. 1229-1247.

29. McAvera R.M., Crawford L.J. TIF1 proteins in genome stability and cancer // Cancers (Basel). MDPI AG, 2020. Vol. 12, № 8. P. 2094.

30. Randolph K., Hyder U., D'Orso I. KAP1/TRIM28: Transcriptional Activator and/or Repressor of Viral and Cellular Programs? // Front. Cell. Infect. Microbiol. 2022. Vol. 12. P. 834636.

31. Seo J.-W., Lee K.-J. Post-translational modifications and their biological functions: Proteomic analysis and systematic approaches // BMB Rep. Korean Society for Biochemistry and Molecular Biology - BMB Reports, 2004. Vol. 37, № 1. P. 35-44.

32. Ziv Y. et al. Chromatin relaxation in response to DNA double-strand breaks is modulated by a novel ATM- and KAP-1 dependent pathway // Nat. Cell Biol. Springer Science and Business Media LLC, 2006. Vol. 8, № 8. P. 870-876.

33. Kuo C.-Y. et al. An arginine-rich motif of ring finger protein 4 (RNF4) oversees the recruitment and degradation of the phosphorylated and SUMOylated Krüppel-associated box domain-associated protein 1 (KAP1)/TRIM28 protein during genotoxic stress // J. Biol. Chem. Elsevier BV, 2014. Vol. 289, № 30. P. 20757-20772.

34. Li X. et al. Role for KAP1 serine 824 phosphorylation and sumoylation/desumoylation switch in regulating KAP1-mediated transcriptional repression // J. Biol. Chem. Elsevier BV, 2007. Vol. 282, № 50. P. 36177-36189.

35. Bunch H., Calderwood S.K. TRIM28 as a novel transcriptional elongation factor // BMC Mol. Biol. 2015. Vol. 16. P. 14.

36. Jansen N.S., Vertegaal A.C.O. A Chain of Events: Regulating Target Proteins by SUMO Polymers // Trends Biochem. Sci. 2021. Vol. 46, № 2. P. 113-123.

37. Lee Y.-K. et al. Doxorubicin down-regulates Krüppel-associated box domain-associated protein 1 sumoylation that relieves its transcription repression on p21WAF1/CIP1 in breast cancer MCF-7 cells // J. Biol. Chem. Elsevier BV, 2007. Vol. 282, № 3. P. 1595-1606.

38. Ivanov A.V. et al. PHD domain-mediated E3 ligase activity directs intramolecular sumoylation of an adjacent bromodomain required for gene silencing // Mol. Cell. 2007. Vol. 28, № 5. P. 823-837.

39. Yang B.X. et al. Systematic identification of factors for provirus silencing in embryonic stem cells // Cell. Elsevier BV, 2015. Vol. 163, № 1. P. 230-245.

40. Chang Y.-J. et al. Acetylation-mimic mutation of TRIM28-Lys304 to gln attenuates the interaction with KRAB-zinc-finger proteins and affects gene expression in leukemic K562 cells // Int. J. Mol. Sci. 2023. Vol. 24, № 12.

41. Lobanova Y.V., Zhenilo S.V. Genomic Imprinting and Random Monoallelic Expression // Biochemistry . 2024. Vol. 89, № 1. P. 84-96.

42. Juan A.M., Bartolomei M.S. Evolving imprinting control regions: KRAB zinc fingers hold the key // Genes Dev. Cold Spring Harbor Laboratory, 2019. Vol. 33, № 1-2. P. 1-3.

43. Zhang Q. et al. Transcriptional regulation of endogenous retroviruses and their misregulation in human diseases // Int. J. Mol. Sci. MDPI AG, 2022. Vol. 23, № 17. P. 10112.

44. Jacobs F.M.J. et al. An evolutionary arms race between KRAB zinc-finger genes ZNF91/93 and SVA/L1 retrotransposons // Nature. Springer Science and Business Media LLC, 2014. Vol. 516, № 7530. P. 242-245.

45. Treger R.S. et al. The lupus susceptibility locus Sgp3 encodes the suppressor of endogenous retrovirus expression SNERV // Immunity. Elsevier BV, 2019. Vol. 50, № 2. P. 334-347.e9.

46. Seah M.K.Y. et al. The KRAB-zinc-finger protein ZFP708 mediates epigenetic repression at RMER19B retrotransposons // Development. The Company of Biologists, 2019. Vol. 146, № 19. P. dev170266.

47. Lee A. et al. Characterization of interaction between Trim28 and YY1 in silencing proviral DNA of Moloney murine leukemia virus // Virology. 2018. Vol. 516. P. 165-175.

48. Robbez-Masson L. et al. The HUSH complex cooperates with TRIM28 to repress young retrotransposons and new genes // Genome Res. 2018. Vol. 28, № 6. P. 836-845.

49. White D. et al. The ATM substrate KAP1 controls DNA repair in heterochromatin: regulation by HP1 proteins and serine 473/824 phosphorylation // Mol. Cancer Res. American Association for Cancer Research (AACR), 2012. Vol. 10, № 3. P. 401-414.

50. Blasius M. et al. A phospho-proteomic screen identifies substrates of the checkpoint kinase Chk1 // Genome Biol. Springer Nature, 2011. Vol. 12, № 8. P. R78.

51. Chang G. et al. PKC is involved in the phosphorylation of TIF1ß/Ser473 in early S. [Electronic resource] // ResearchGate. URL: https://www.researchgate.net/figure/PKC-is-involved-in-the-phosphorylation-of-TIF1b-Ser473-in-early-S-phase-A-HeLa-cells_fig5_5262182 (accessed: 12.02.2025).

52. Bunch H. et al. TRIM28 regulates RNA polymerase II promoter-proximal pausing and pause release // Nat. Struct. Mol. Biol. 2014. Vol. 21, № 10. P. 876-883.

53. McNamara R.P. et al. KAP1 recruitment of the 7SK snRNP complex to promoters enables transcription elongation by RNA polymerase II // Mol. Cell. Elsevier BV, 2016. Vol. 61, № 1. P. 39-53.

54. Ma X. et al. TRIM28 promotes HIV-1 latency by SUMOylating CDK9 and inhibiting P-TEFb // Elife. eLife Sciences Publications, Ltd, 2019. Vol. 8.

55. Ait-Ammar A. et al. Inhibition of HIV-1 gene transcription by KAP1 in myeloid lineage // Sci.

Rep. Springer Science and Business Media LLC, 2021. Vol. 11, № 1. P. 2692.

56. Cammas F. et al. Mice lacking the transcriptional corepressor TIF1beta are defective in early postimplantation development // Development. 2000. Vol. 127, № 13. P. 2955-2963.

57. Rousseaux M.W. et al. Depleting Trim28 in adult mice is well tolerated and reduces levels of a-synuclein and tau // Elife. 2018. Vol. 7.

58. Tan J.H.L. et al. Infertility-causing haploinsufficiency reveals TRIM28/KAP1 requirement in spermatogonia // Stem Cell Reports. Elsevier BV, 2020. Vol. 14, № 5. P. 818-827.

59. Venkov C.D. et al. A proximal activator of transcription in epithelial-mesenchymal transition // J. Clin. Invest. American Society for Clinical Investigation, 2007. Vol. 117, № 2. P. 482-491.

60. Czerwinska P. et al. TRIM28 multi-domain protein regulates cancer stem cell population in breast tumor development // Oncotarget. Impact Journals, LLC, 2017. Vol. 8, № 1. P. 863-882.

61. Lin J. et al. The SETDB1-TRIM28 complex suppresses antitumor immunity // Cancer Immunol. Res. American Association for Cancer Research (AACR), 2021. Vol. 9, № 12. P. 1413-1424.

62. Farrell P. J. Epstein-Barr virus and cancer // Annu. Rev. Pathol. Annual Reviews, 2019. Vol. 14, № 1. P. 29-53.

63. Yi J.M. Epigenetic regulation of HERVs: Implications for cancer immunotherapy // Genes Genomics. Springer Science and Business Media LLC, 2024. Vol. 46, № 11. P. 1303-1312.

64. Lamprecht B. et al. Derepression of an endogenous long terminal repeat activates the CSF1R proto-oncogene in human lymphoma // Nat. Med. Springer Science and Business Media LLC, 2010. Vol. 16, № 5. P. 571-579, 1p following 579.

65. Iskow R.C. et al. Natural mutagenesis of human genomes by endogenous retrotransposons // Cell. Elsevier BV, 2010. Vol. 141, № 7. P. 1253-1261.

66. Warowicka A. et al. Dual role of YY1 in HPV life cycle and cervical cancer development // Int. J. Mol. Sci. MDPI AG, 2022. Vol. 23, № 7. P. 3453.

67. Kimura T. et al. TRIM-directed selective autophagy regulates immune activation // Autophagy. Informa UK Limited, 2017. Vol. 13, № 5. P. 989-990.

68. Yang W. et al. To TRIM the immunity: From innate to adaptive immunity // Front. Immunol. Frontiers Media SA, 2020. Vol. 11. P. 02157.

69. Okazaki I.-M. et al. Histone chaperone Spt6 is required for class switch recombination but not somatic hypermutation // Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. Proceedings of the National Academy of Sciences, 2011. Vol. 108, № 19. P. 7920-7925.

70. Chikuma S. et al. TRIM28 prevents autoinflammatory T cell development in vivo // Nat. Immunol. Springer Science and Business Media LLC, 2012. Vol. 13, № 6. P. 596-603.

71. Muñoz-Valle J.F. et al. The functional class evaluated in rheumatoid arthritis is associated with soluble TGF-ß1 serum levels but not with G915C (Arg25Pro) TGF-ß1 polymorphism //

Rheumatol. Int. Springer Science and Business Media LLC, 2012. Vol. 32, № 2. P. 367-372.

72. Jiang Y. et al. Epigenetic activation during T helper 17 cell differentiation is mediated by Tripartite motif containing 28 // Nat. Commun. Springer Science and Business Media LLC, 2018. Vol. 9, № 1.

73. Liang Q. et al. Tripartite motif-containing protein 28 is a small ubiquitin-related modifier E3 ligase and negative regulator of IFN regulatory factor 7 // J. Immunol. 2011. Vol. 187, № 9. P. 4754-4763.

74. Wei K. et al. TRIM28 is an essential regulator of three-dimensional chromatin state underpinning CD8+ T cell activation // Nat. Commun. Springer Science and Business Media LLC, 2025. Vol. 16, № 1. P. 750.

75. Tang J. et al. TRIM28 fosters microglia ferroptosis via autophagy modulation to enhance neuropathic pain and neuroinflammation // Mol. Neurobiol. Springer Science and Business Media LLC, 2024. Vol. 61, № 11. P. 9459-9477.

76. Arru G. et al. Humoral immunity response to human endogenous retroviruses K/W differentiates between amyotrophic lateral sclerosis and other neurological diseases // Eur. J. Neurol. Wiley, 2018. Vol. 25, № 8. P. 1076.

77. Rousseaux M.W. et al. TRIM28 regulates the nuclear accumulation and toxicity of both alpha-synuclein and tau // Elife. Elife, 2016. Vol. 5.

78. Schultz D.C., Friedman J.R., Rauscher F.J. Targeting histone deacetylase complexes via KRAB-zinc finger proteins: the PHD and bromodomains of KAP-1 form a cooperative unit that recruits a novel isoform of the Mi-2a subunit of NuRD // Genes & Development. 2001. Vol. 15, № 4. P. 428-443.

79. Quenneville S. et al. In embryonic stem cells, ZFP57/KAP1 recognize a methylated hexanucleotide to affect chromatin and DNA methylation of imprinting control regions // Mol. Cell. 2011. Vol. 44, № 3. P. 361-372.

80. Chang C.J., Chen Y.L., Lee S.C. Coactivator TIF1beta interacts with transcription factor C/EBPbeta and glucocorticoid receptor to induce alpha1-acid glycoprotein gene expression // Mol. Cell. Biol. Informa UK Limited, 1998. Vol. 18, № 10. P. 5880-5887.

81. Rowbotham S.P. et al. Maintenance of silent chromatin through replication requires SWI/SNF-like chromatin remodeler SMARCAD1 // Mol. Cell. Elsevier BV, 2011. Vol. 42, № 3. P. 285-296.

82. Sun X. et al. POGZ suppresses 2C transcriptional program and retrotransposable elements // Cell Rep. Elsevier BV, 2023. Vol. 42, № 8. P. 112867.

83. Mund A. et al. SPOC1 modulates DNA repair by regulating key determinants of chromatin compaction and DNA damage response // Nucleic Acids Res. Oxford University Press (OUP), 2012. Vol. 40, № 22. P. 11363-11379.

84. Czerwinska P., Mackiewicz A.A. Low levels of TRIM28-interacting KRAB-ZNF genes associate with cancer sternness and predict poor prognosis of kidney renal clear cell carcinoma patients // Cancers (Basel). MDPI AG, 2021. Vol. 13, № 19. P. 4835.

85. Yao J. et al. ZFP1 is a biomarker related to poor prognosis and immunity in gastric cancer // Sci. Rep. Springer Science and Business Media LLC, 2024. Vol. 14, № 1. P. 21233.

86. Nishitsuji H. et al. ZNF10 inhibits HIV-1 LTR activity through interaction with NF-kB and Sp1 binding motifs // FEBS Lett. Wiley, 2015. Vol. 589, № 15. P. 2019-2025.

87. Duan J. et al. The clinicopathological significance of ZNF10 in invasive ductal carcinoma of the breast // Int. J. Clin. Exp. Pathol. 2018. Vol. 11, № 6. P. 2968-2979.

88. Liu T. et al. The transcription factor Zfp90 regulates the self-renewal and differentiation of hematopoietic stem cells // Cell Death Dis. Nature Publishing Group, 2018. Vol. 9, № 6. P. 677.

89. Huang C. et al. Cutting Edge: a novel, human-specific interacting protein couples FOXP3 to a chromatin-remodeling complex that contains KAP1/TRIM28 // J. Immunol. The American Association of Immunologists, 2013. Vol. 190, № 9. P. 4470-4473.

90. Haring N.L. et al. ZNF91 deletion in human embryonic stem cells leads to ectopic activation of SVA retrotransposons and up-regulation of KRAB zinc finger gene clusters // Genome Res. Cold Spring Harbor Laboratory, 2021. Vol. 31, № 4. P. 551-563.

91. Horvath V. et al. Mini-heterochromatin domains constrain the cis-regulatory impact of SVA transposons in human brain development and disease // Nat. Struct. Mol. Biol. Springer Science and Business Media LLC, 2024. Vol. 31, № 10. P. 1543-1556.

92. Cui X.-X. et al. High expression of ZNF93 promotes proliferation and migration of ovarian cancer cells and relates to poor prognosis // Int. J. Clin. Exp. Pathol. 2020. Vol. 13, № 5. P. 944-953.

93. Stoll G.A. et al. Structure and functional mapping of the KRAB-KAP1 repressor complex // bioRxiv. 2022.

94. Carlson K.A. et al. OTK18 expression in brain mononuclear phagocytes parallels the severity of HIV-1 encephalitis // J. Neuroimmunol. Elsevier BV, 2004. Vol. 150, № 1-2. P. 186-198.

95. Buescher J.L. et al. OTK18 levels in plasma and cerebrospinal fluid correlate with viral load and CD8 T-cells in normal and AIDS patients // J. Neuroimmune Pharmacol. Springer Science and Business Media LLC, 2008. Vol. 3, № 4. P. 230-235.

96. Gilling C.E., Carlson K.A. The effect of OTK18 upregulation in U937 cells on neuronal survival // In Vitro Cell. Dev. Biol. Anim. Springer Science and Business Media LLC, 2009. Vol. 45, № 5-6. P. 243-251.

97. Friedman J.R. et al. KAP-1, a novel corepressor for the highly conserved KRAB repression domain // Genes Dev. Cold Spring Harbor Laboratory, 1996. Vol. 10, № 16. P. 2067-2078.

98. Li Y. et al. Comparative proteomics analysis of human osteosarcomas and benign tumor of bone //

Cancer Genet. Cytogenet. Elsevier BV, 2010. Vol. 198, № 2. P. 97-106.

99. Jesina D. Alagille syndrome: An overview // Neonatal Netw. Springer Publishing Company, 2017. Vol. 36, № 6. P. 343-347.

100. Takahashi K. et al. Epigenetic regulation of TLR4 gene expression in intestinal epithelial cells for the maintenance of intestinal homeostasis // J. Immunol. The American Association of Immunologists, 2009. Vol. 183, № 10. P. 6522-6529.

101. Chen Y. et al. Evaluating the biological functions of the prognostic genes identified by the Pathology Atlas in bladder cancer // Oncol. Rep. Spandidos Publications, 2021. Vol. 45, № 1. P. 191-201.

102.Li Z. et al. The VHL protein recruits a novel KRAB-A domain protein to repress HIF-1alpha transcriptional activity // EMBO J. Wiley, 2003. Vol. 22, № 8. P. 1857-1867.

103. Cesaro E. et al. ZNF224 is a mediator of TGF-ß pro-oncogenic function in melanoma // Research Square. Research Square, 2021.

104. Cho J.G. et al. ZNF224, Krüppel like zinc finger protein, induces cell growth and apoptosis-resistance by down-regulation of p21 and p53 via miR-663a // Oncotarget. Impact Journals, LLC, 2016. Vol. 7, № 21. P. 31177-31190.

105. Shinden Y. et al. Molecular pathogenesis of breast cancer: impact of miR-99a-5p and miR-99a-3p regulation on oncogenic genes // J. Hum. Genet. Springer Science and Business Media LLC, 2021. Vol. 66, № 5. P. 519-534.

106.Yu Z. et al. The EGFR-ZNF263 signaling axis silences SIX3 in glioblastoma epigenetically // Oncogene. Springer Science and Business Media LLC, 2020. Vol. 39, № 15. P. 3163-3178.

107. Valle-García D. et al. ATRX binds to atypical chromatin domains at the 3' exons of zinc finger genes to preserve H3K9me3 enrichment // Epigenetics. Epigenetics, 2016. Vol. 11, № 6. P. 398-414.

108. Serra R.W. et al. A KRAS-directed transcriptional silencing pathway that mediates the CpG island methylator phenotype // Elife. eLife Sciences Publications, Ltd, 2014. Vol. 3. P. e02313.

109.Krasnopolsky S., Kuzmina A., Taube R. Genome-wide CRISPR knockout screen identifies ZNF304 as a silencer of HIV transcription that promotes viral latency // PLoS Pathog. Public Library of Science (PLoS), 2020. Vol. 16, № 9. P. e1008834.

110. Guo W. et al. A six-mRNA signature model for the prognosis of head and neck squamous cell carcinoma // Oncotarget. 2017. Vol. 8, № 55. P. 94528-94538.

111. Zhou T.-H. et al. Prognostic and predictive value of a 15 transcription factors (TFs) panel for hepatocellular carcinoma // Cancer Manag. Res. Informa UK Limited, 2020. Vol. 12. P. 12349-12361.

112. Wang Y. et al. Methylation of ZNF331 is an independent prognostic marker of colorectal cancer

and promotes colorectal cancer growth // Clin. Epigenetics. 2017. Vol. 9. P. 115.

113. Lin L.-F. et al. ZBRK1 acts as a metastatic suppressor by directly regulating MMP9 in cervical cancer // Cancer Res. American Association for Cancer Research (AACR), 2010. Vol. 70, № 1. P. 192-201.

114. Ahmed K.M., Tsai C.Y., Lee W.-H. Derepression of HMGA2 via removal of ZBRK1/BRCA1/CtIP complex enhances mammary tumorigenesis // J. Biol. Chem. Elsevier BV, 2010. Vol. 285, № 7. P. 4464-4471.

115. Oo J.A. et al. ZNF354C is a transcriptional repressor that inhibits endothelial angiogenic sprouting // Sci. Rep. Springer Science and Business Media LLC, 2020. Vol. 10, № 1. P. 19079.

116. Cheng Y. et al. KRAB zinc finger protein ZNF382 is a proapoptotic tumor suppressor that represses multiple oncogenes and is commonly silenced in multiple carcinomas // Cancer Res. American Association for Cancer Research (AACR), 2010. Vol. 70, № 16. P. 6516-6526.

117. Gebelein B., Urrutia R. Sequence-specific transcriptional repression by KS1, a multiple-zinc-finger-Krüppel-associated box protein // Mol. Cell. Biol. Informa UK Limited, 2001. Vol. 21, № 3. P. 928-939.

118. Olcina M.M. et al. H3K9me3 facilitates hypoxia-induced p53-dependent apoptosis through repression of APAK // Oncogene. Springer Science and Business Media LLC, 2016. Vol. 35, № 6. P. 793-799.

119. O'Sullivan J. et al. ZNF432 stimulates PARylation and inhibits DNA resection to balance PARPi sensitivity and resistance // Nucleic Acids Res. Oxford University Press (OUP), 2023. Vol. 51, № 20. P. 11056-11079.

120. An L., Liu Y. ZNF460 mediates epithelial-mesenchymal transition to promote gastric cancer progression by transactivating APOC1 expression // Exp. Cell Res. Elsevier BV, 2023. Vol. 422, № 2. P. 113452.

121. Shao X. et al. ZNF460-regulated COMMD7 promotes acute myeloid leukemia proliferation via the NF-kB signaling pathway // Int. J. Med. Sci. Ivyspring International Publisher, 2023. Vol. 20, № 4. P. 520-529.

122.Wang J. et al. KRAB-containing zinc finger protein ZNF496 inhibits breast cancer cell proliferation by selectively repressing ERa activity // Biochim. Biophys. Acta Gene Regul. Mech. Elsevier BV, 2018. Vol. 1861, № 9. P. 841-853.

123.Losson R., Nielsen A.L. The NIZP1 KRAB and C2HR domains cross-talk for transcriptional regulation // Biochim. Biophys. Acta. Elsevier BV, 2010. Vol. 1799, № 5-6. P. 463-468.

124. Shigematsu S. et al. ZNF689 suppresses apoptosis of hepatocellular carcinoma cells through the down-regulation of Bcl-2 family members // Exp. Cell Res. Elsevier BV, 2011. Vol. 317, № 13. P. 1851-1859.

125. Ge L.-P. et al. ZNF689 deficiency promotes intratumor heterogeneity and immunotherapy resistance in triple-negative breast cancer // Cell Res. Cell Res, 2024. Vol. 34, № 1. P. 58-75.

126.Fadda A. et al. Genome-wide regulatory roles of the C2H2-type zinc finger protein ZNF764 on the glucocorticoid receptor // Sci. Rep. Nature Publishing Group, 2017. Vol. 7, № 1. P. 41598.

127.Amabile A. et al. Inheritable silencing of endogenous genes by hit-and-run targeted epigenetic editing // Cell. Elsevier BV, 2016. Vol. 167, № 1. P. 219-232.e14.

128. Cano-Rodriguez D., Rots M.G. Epigenetic editing: On the verge of reprogramming gene expression at will // Curr. Genet. Med. Rep. Springer Science and Business Media LLC, 2016. Vol. 4, № 4. P. 170-179.

129. O'Geen H. et al. Determinants of heritable gene silencing for KRAB-dCas9 + DNMT3 and Ezh2-dCas9 + DNMT3 hit-and-run epigenome editing // Nucleic Acids Res. Oxford University Press (OUP), 2022. Vol. 50, № 6. P. 3239-3253.

130.Ying Y. et al. The Krüppel-associated box repressor domain induces reversible and irreversible regulation of endogenous mouse genes by mediating different chromatin states // Nucleic Acids Res. Oxford University Press (OUP), 2015. Vol. 43, № 3. P. 1549-1561.

131. O'Geen H. et al. dCas9-based epigenome editing suggests acquisition of histone methylation is not sufficient for target gene repression // Nucleic Acids Res. Oxford University Press (OUP), 2017. Vol. 45, № 17. P. 9901-9916.

132.Hilton I.B. et al. Epigenome editing by a CRISPR-Cas9-based acetyltransferase activates genes from promoters and enhancers // Nat. Biotechnol. Springer Science and Business Media LLC, 2015. Vol. 33, № 5. P. 510-517.

133. O'Geen H. et al. Ezh2-dCas9 and KRAB-dCas9 enable engineering of epigenetic memory in a context-dependent manner // Epigenetics Chromatin. Springer Science and Business Media LLC, 2019. Vol. 12, № 1. P. 26.

134.Nunez J.K. et al. Genome-wide programmable transcriptional memory by CRISPR-based epigenome editing // Cell. Elsevier BV, 2021. Vol. 184, № 9. P. 2503-2519.e17.

135. Tycko J. et al. Development of compact transcriptional effectors using high-throughput measurements in diverse contexts // Nat. Biotechnol. Nature Publishing Group, 2024. P. 1-14.

136.Kim H. et al. Transcriptional Repressor ZBTB1 Promotes Chromatin Remodeling and Translesion DNA Synthesis // Molecular Cell. 2014. Vol. 54, № 1. P. 107-118.

137.DelRosso N. et al. Large-scale mapping and mutagenesis of human transcriptional effector domains // Nature. Nature Publishing Group, 2023. Vol. 616, № 7956. P. 365-372.

138.Daniel J.M., Reynolds A.B. The Catenin p120 ctn Interacts with Kaiso, a Novel BTB/POZ Domain Zinc Finger Transcription Factor // Molecular and Cellular Biology. 1999. Vol. 19, № 5. P. 3614-3623.

139.Daniel J.M. The p120ctn-binding partner Kaiso is a bi-modal DNA-binding protein that recognizes both a sequence-specific consensus and methylated CpG dinucleotides // Nucleic Acids Research. 2002. Vol. 30, № 13. P. 2911-2919.

140.Prokhortchouk A. et al. The p120 catenin partner Kaiso is a DNA methylation-dependent transcriptional repressor // Genes & Development. 2001. Vol. 15, № 13. P. 1613-1618.

141.Zhang L. et al. Cigarette Smoke Mediates Nuclear to Cytoplasmic Trafficking of Transcriptional Inhibitor Kaiso through MUC1 and P120-Catenin // The American Journal of Pathology. 2016. Vol. 186, № 12. P. 3146-3159.

142.Daniel J.M. Dancing in and out of the nucleus: p120ctn and the transcription factor Kaiso // Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Molecular Cell Research. 2007. Vol. 1773, № 1. P. 59-68.

143.Pettersson U. Faculty Opinions recommendation of Immunoaffinity profiling of tyrosine phosphorylation in cancer cells // Faculty Opinions - Post-Publication Peer Review of the Biomedical Literature. 2005.

144. Yoon H.-G. et al. N-CoR Mediates DNA Methylation-Dependent Repression through a Methyl CpG Binding Protein Kaiso // Molecular Cell. 2003. Vol. 12, № 3. P. 723-734.

145.Defossez P.-A. et al. The Human Enhancer Blocker CTC-binding Factor Interacts with the Transcription Factor Kaiso // Journal of Biological Chemistry. 2005. Vol. 280, № 52. P. 43017-43023.

146.Matsuzaki H. et al. Imprinted DNA methylation of the H19 ICR is established and maintained in vivo in the absence of Kaiso // Epigenetics Chromatin. Springer Science and Business Media LLC, 2024. Vol. 17, № 1. P. 20.

147.Pinter S.F. et al. Allelic Imbalance Is a Prevalent and Tissue-Specific Feature of the Mouse Transcriptome // Genetics. 2015. Vol. 200, № 2. P. 537-549.

148.Ruzov A. et al. Kaiso is a genome-wide repressor of transcription that is essential for amphibian development // Development. 2004. Vol. 131, № 24. P. 6185-6194.

149.Korostina V.S., Kulikov A.V. Behavioral phenotyping of Kaiso-deficient mice // Vestn. VOGiS. 2015. Vol. 19, № 4. P. 399.

150. Michalak P. Evidence for maternal imprinting of 45S ribosomal RNA genes in Xenopus hybrids // Dev. Genes Evol. Springer Science and Business Media LLC, 2014. Vol. 224, № 2. P. 125-128.

151. Schoenfelder S., Fraser P. Long-range enhancer-promoter contacts in gene expression control // Nat. Rev. Genet. Springer Science and Business Media LLC, 2019. Vol. 20, № 8. P. 437-455.

152.Fonti G. et al. KAP1 is an antiparallel dimer with a functional asymmetry // Life Sci Alliance. 2019. Vol. 2, № 4.

153.Pichler A. et al. SUMO conjugation - a mechanistic view // Biomol. Concepts. 2017. Vol. 8, № 1. P. 13-36.

154.Lascorz J. et al. SUMO-SIM interactions: From structure to biological functions // Semin. Cell Dev. Biol. 2021.

155.Zhao Q. et al. GPS-SUMO: a tool for the prediction of sumoylation sites and SUMO-interaction motifs // Nucleic Acids Res. 2014. Vol. 42, № Web Server issue. P. W325-W330.

156.Abramson J. et al. Accurate structure prediction of biomolecular interactions with AlphaFold 3 // Nature. 2024. Vol. 630, № 8016. P. 493-500.

157.Bittrich S. et al. RCSB protein Data Bank: exploring protein 3D similarities via comprehensive structural alignments // Bioinformatics. 2024. Vol. 40, № 6.

158.Ludwig A.K., Zhang P., Cardoso M.C. Modifiers and Readers of DNA Modifications and Their Impact on Genome Structure, Expression, and Stability in Disease // Front. Genet. 2016. Vol. 7. P. 115.

159.Filion G.J.P. et al. A family of human zinc finger proteins that bind methylated DNA and repress transcription // Mol. Cell. Biol. 2006. Vol. 26, № 1. P. 169-181.

160.Lobanova Y. et al. SUMOylation of TRIM28 is positively modulated by the BTB/POZ domain of Kaiso // Mol. Biol. Rep. 2025. Vol. 52, № 1. P. 153.

161. Chow S.-E. et al. Nuclear p120 catenin is a component of the perichromosomal layer and coordinates sister chromatid segregation during mitosis in lung cancer cells // Cell Death Dis. Springer Science and Business Media LLC, 2022. Vol. 13, № 6. P. 526.

162.Artemov A.V. et al. An IDH-independent mechanism of DNA hypermethylation upon VHL inactivation in cancer // Epigenetics. Informa UK Limited, 2022. Vol. 17, № 8. P. 894-905.

163.Li X. et al. A maternal-zygotic effect gene, Zfp57, maintains both maternal and paternal imprints // Dev. Cell. 2008. Vol. 15, № 4. P. 547-557.

164. Wolf G. et al. The KRAB zinc finger protein ZFP809 is required to initiate epigenetic silencing of endogenous retroviruses // Genes Dev. Cold Spring Harbor Laboratory, 2015. Vol. 29, № 5. P. 538-554.

165. Qiu C. et al. A single-cell time-lapse of mouse prenatal development from gastrula to birth // Nature. 2024. Vol. 626, № 8001. P. 1084-1093.

145

БЛАГОДАРНОСТИ

Я хочу выразить искреннюю и глубокую благодарность кандидату физико-математических наук Женило Светлане Валерьевне, кандидату биологических наук Каплун Дарье Сергеевне, доктору биологических наук Прохорчуку Егору Борисовичу, кандидату биологических наук Мазуру Александру Михайловичу и биоинформатикам Абрамову Павлу Михайловичу и Старшину Алексею Станиславовичу за неоценимую помощь, поддержку и ценные советы, оказанные в процессе работы над диссертацией. Ваши профессиональные рекомендации и внимание к деталям стали для меня огромной опорой и вдохновением.

Особая благодарность коллективу лаборатории геномики и эпигеномики позвоночных Института Биоинженерии им. К.Г. Скрябина Федерального государственного учреждения «Федеральный исследовательский центр «Фундаментальные основы биотехнологии» Российской академии наук за создание уникальной научной атмосферы, которая способствовала плодотворной работе и развитию моих исследовательских навыков. Ваш энтузиазм, готовность к научному диалогу и обмену идеями сделали мое пребывание в лаборатории не только полезным, но и чрезвычайно вдохновляющим.

Спасибо за вашу поддержку, профессионализм и теплую, дружескую атмосферу, которые стали неотъемлемой частью моего научного пути!