E2F

E2F, yüksek ökaryotlarda bir transkripsiyon faktörleri (TF) ailesini kodlayan gen grubudur. Bunlardan üçü aktivatör olarak görev yapar: E2F1, E2F2 ve E2F3a. Altı tanesi ise baskılayıcı (repressör) olarak işlev görür: E2F3b ve E2F4–E2F8. Bu proteinlerin tümü, memeli hücrelerinde hücre döngüsünün düzenlenmesi ve DNA sentezi süreçlerinde rol alır.

Transkripsiyon faktörleri olarak E2F'ler, hedef promotör dizilerinde yer alan TTTCCCGC (ya da bu dizinin küçük varyasyonları) konsensus bağlanma bölgesine bağlanırlar.

E2F Ailesi

E2F ailesi üyelerinin amino asit dizilerinin şematik diyagramı (N ucu solda, C ucu sağda olacak şekilde), her bir üye içinde yer alan fonksiyonel bölgelerin göreli konumlarını vurgulayacak biçimde gösterilmiştir:

Aile üyeleri	Açıklama
	cyc A - Siklin A bağlanma bölgesi DNA - DNA bağlanma bölgesi DP1,2 - DP1, 2 ile dimerleşme bölgesi TA - Transkripsiyonel aktivasyon bölgesi PB - Cep protein bağlanma bölgesi

Genler

İnsanlardaki E2F genleri şunları içerir:

E2F1, E2F2, E2F3A, E2F4
E2F5, E2F6, E2F7, E2F8

Yapısı

X-ışını kristalografik analizleri, E2F transkripsiyon faktörleri ailesinin, kanatlı heliks DNA bağlanma motifine benzer bir katlanma yapısına sahip olduğunu göstermiştir.^[1]

Hücre döngüsündeki rolü

Hücre döngüsünün düzenlenmesinde CDK4, siklin D, Rb ve E2F'nin rolü

Apoptozda yer alan sinyal iletim yollarına genel bakış.

E2F ailesi üyeleri, memeli ve bitki hücre döngüsünde G1/S geçişi sırasında önemli bir rol oynar (bkz. KEGG hücre döngüsü yolu). DNA mikrodizin analizleri, E2F ailesi üyeleri arasında özgün hedef promotör kümeleri bulunduğunu ortaya koymakta ve her bir proteinin hücre döngüsünde kendine özgü bir rolü olduğunu düşündürmektedir.^[2] E2F'nin transkripsiyonel hedefleri arasında siklinler, CDK'lar, kontrol noktası düzenleyicileri, DNA onarımı ve DNA replikasyonunda görev alan proteinler yer alır. Bununla birlikte, aile üyeleri arasında kayda değer bir işlevsel örtüşme (redundans) da bulunmaktadır. E2F1, E2F2 ve E2F3 izoformlarından birini eksik olan fare embriyoları, E2F3a ya da E2F3b'den herhangi biri ifade edildiğinde normal şekilde gelişebilmektedir.^[3]

E2F ailesi, işlevlerine göre genel olarak iki gruba ayrılır: transkripsiyonel aktivatörler ve baskılayıcılar. E2F1, E2F2 ve E2F3a gibi aktivatörler hücre döngüsünü teşvik eder ve ilerlemesine katkı sağlar, baskılayıcılar ise hücre döngüsünü inhibe eder. Buna karşın her iki E2F grubunun da benzer yapısal bölgeleri vardır. E2F1–E2F6, DP1/DP2 heterodimerizasyon bölgesine sahiptir; bu bölge, E2F'lerin E2F'ye uzak akraba olan DP1 veya DP2 proteinlerine bağlanmasını sağlar. DP1/DP2 ile bağlanma, ikinci bir DNA bağlanma bölgesi kazandırarak E2F'nin DNA'ya bağlanma stabilitesini artırır.^[4] Çoğu E2F'de ayrıca bir cep protein bağlanma alanı bulunur. pRB ile ilişkili p107 ve p130 gibi cep proteinleri, hipofosforile olduklarında E2F'ye bağlanabilir. Aktivatör E2F'lerde, pRB ile E2F bağlanmasının, transkripsiyon aktivasyonundan sorumlu transaktivasyon alanını maskelediği gösterilmiştir.^[5] Baskılayıcı E2F4 ve E2F5'te ise cep proteinlerine (çoğunlukla p107 ve p130, pRB'den daha sık) bağlanma, hedef genleri susturmak üzere baskılayıcı komplekslerin toplanmasını sağlar.^[6] E2F6, E2F7 ve E2F8'de cep protein bağlanma bölgeleri yoktur; bu proteinlerin gen susturma mekanizmaları henüz net değildir. CDK4(6)/siklin D ve CDK2/siklin E, pRB ve ilişkili cep proteinlerini fosforile ederek onların E2F'den ayrılmasını sağlar. Böylece aktivatör E2F proteinleri, S fazını teşvik eden genlerin transkripsiyonunu başlatabilir. REF52 hücrelerinde, aktivatör E2F1'in aşırı ekspresyonunun, durgun (quiescent) hücreleri S fazına itebildiği gösterilmiştir.^[7] Buna karşılık baskılayıcı E2F4 ve E2F5, hücre proliferasyonunu değiştirmese de G1 duraklamasını aracılar.

E2F/pRb compleksleri

Rb tümör baskılayıcı proteini (pRb), E2F1 transkripsiyon faktörüne bağlanarak onun hücrenin transkripsiyon makinesiyle etkileşmesini engeller. pRb'nin yokluğunda, E2F1 (bağlanma ortağı DP1 ile birlikte), G1/S geçişini ve S fazını kolaylaştıran E2F1 hedef genlerinin transaktivasyonunu gerçekleştirir. E2F; DNA replikasyonunda görev alan proteinleri (örneğin DNA polimeraz, timidin kinaz, dihidrofolat redüktaz ve cdc6) ve kromozomal replikasyonda rol alan proteinleri (replikasyon başlangıç bölgesi bağlanma proteini HsOrc1 ve MCM5) kodlayan genleri hedefler. Hücreler proliferasyonda olmadığında, E2F'nin DNA bağlanma bölgeleri transkripsiyonel baskılanmaya katkıda bulunur. Cdc2 ve B-myb promotörleri üzerinde yapılan in vivo ayakizi analizi deneyleri, G0 ve erken G1 evrelerinde—E2F'nin cep proteinleriyle birlikte transkripsiyonel baskılayıcı kompleksler içinde bulunduğu sırada—E2F DNA bağlanma bölgelerinin işgal edildiğini göstermiştir.

pRb, onkojenik insan papilloma virüsü (HPV) E7 proteini ile insan adenovirüsü E1A proteininin hedeflerinden biridir. Bu proteinler pRb'ye bağlanarak, E2F transkripsiyon faktörlerinin düzenlenmesini durdurur ve virüs genomunun replikasyonunu mümkün kılmak için hücre döngüsünü ileri doğru zorlar.

Aktivatörler: E2F1, E2F2, E2F3a

Aktivatörler, G1 fazının sonlarında en yüksek düzeyde eksprese edilir ve G1/S geçişi sırasında E2F tarafından düzenlenen promotörlerle ilişkili olarak bulunabilir. E2F-3a genlerinin aktivasyonu, büyüme faktörü uyarımı ve bunu izleyen E2F inhibitörü retinoblastoma proteini (pRB)’nin fosforilasyonu sonrasında gerçekleşir. pRB'nin fosforilasyonu, siklin D/CDK4 ve CDK6 kompleksleri tarafından başlatılır ve siklin E/CDK2 tarafından sürdürülür. Siklin D/CDK4,6 kompleksinin aktivasyonu ise MAPK sinyal yolağı tarafından sağlanır.

pRb, E2F-3a'ya bağlandığında, promotöre kromatin yeniden düzenleyici kompleksleri ve histon modifiye edici aktiviteleri (örneğin histon deasetilaz, HDAC) çekerek E2F-3a hedef genlerini doğrudan baskılayabilir.

Baskılayıcılar: E2F3b, E2F4, E2F5, E2F6, E2F7, E2F8

E2F3b, E2F4 ve E2F5, durgun hücrelerde eksprese edilir ve G0 fazı sırasında E2F hedef promotörlerindeki E2F-bağlanma elemanlarıyla ilişkili olarak bulunabilir. E2F4 ve E2F5, tercihen p107/p130 ile bağlanır.
E2F-6, farklı ve cep (pocket) proteinlerinden bağımsız bir mekanizma aracılığıyla transkripsiyonel baskılayıcı olarak görev yapar. E2F-6, polikomb grubu proteinlerine doğrudan bağlanarak ya da Mga ve Max proteinlerini içeren büyük, multimerik bir kompleks oluşturarak baskılamayı gerçekleştirir.
Kromozom 7 üzerinde yer alan baskılayıcı genler E2F7/E2F8, protein kodlayan hücre döngüsü düzenlenmesinden sorumlu transkripsiyon faktörleridir. Birlikte, embriyonik gelişim sırasında bütünlüğü olan, organize ve işlevsel bir plasental yapının oluşumu için gereklidirler. Spesifik moleküler yolaklar henüz bilinmemekle birlikte, araştırmacılar sinerjik E2F7 ve E2F8 genlerinin işlevlerini belirlemek için plasenta ve fetal soy özgül cre fare modellerini kullanmıştır. E2F7 ve E2F8'den yoksun bırakılan knockout farelerde, artmış hücresel apoptoz ile birlikte anormal trofoblastik proliferasyon gözlenmiştir. Fenotipik olarak plasenta, maternal deciduaya invaze olmayı başaramamış, farklılaşmamış trofoblastik hücrelerden oluşan büyük kümeleri de içerecek şekilde hücresel mimaride bozulmalar sergilemektedir.^[8] E2F7 ve E2F8 proteinleri, DP etkileşiminden bağımsız olarak baskılayıcı işlev görebilir. Korunmuş E2F-benzeri DNA bağlanma domeninin duplike olması ve DP1/2 dimerizasyon domeninden yoksun olmaları bakımından benzersizdirler. Ayrıca vasküler endotelyal büyüme faktörü A'nın aktivasyonu yoluyla anjiyogenezde de rol oynadıkları düşünülmektedir. Zebra balığı kullanılarak yapılan çalışmalarda, E2F7 ve E2F8'den yoksun bırakılan hayvanlarda baş ve somatik damarlarda ciddi vasküler defektler saptanmıştır.^[9] E2F3a tarafından antagonize edilen ve E2F ailesindeki çok sayıda genin koordinasyonu yoluyla işlev gören bir transkripsiyonel programın, plasentanın uygun gelişimini sağladığı ortaya konmuştur.

Transkripsiyonel hedefler

Hücre döngüsü: CCNA1,2; CCND1,2; CDK2; MYB; E2F1,2,3; TFDP1; CDC25A
Negatif düzenleyiciler: E2F7; RB1; TP107; TP21
Kontrol noktaları: TP53; BRCA1,2; BUB1
Apoptoz: TP73; APAF1; CASP3,7,8; MAP3K5,14
Nükleotid sentezi: timidin kinaz (tk), timidilat sentaz (ts), DHFR
DNA onarımı: BARD1; RAD51; UNG1,2; FANCA; FANCC; FANCJ
DNA replikasyonu: PCNA; histon H2A; DNA polimeraz α ve δ; RPA1,2,3; CDC6; MCM2,3,4,5,6,7

Ayrıca Bakınız

Kaynakça

^ Zheng N, Fraenkel E, Pabo CO, Pavletich NP (March 1999). "Structural basis of DNA recognition by the heterodimeric cell cycle transcription factor E2F-DP". Genes & Development. 13 (6): 666–74. doi:10.1101/gad.13.6.666. PMC 316551. PMID 10090723.
^ Gaubatz S, Lindeman GJ, Ishida S, Jakoi L, Nevins JR, Livingston DM, Rempel RE (September 2000). "E2F4 and E2F5 play an essential role in pocket protein-mediated G1 control". Molecular Cell. 6 (3): 729–35. doi:10.1016/S1097-2765(00)00071-X. PMID 11030352.
^ Tsai SY, Opavsky R, Sharma N, Wu L, Naidu S, Nolan E, Feria-Arias E, Timmers C, Opavska J, de Bruin A, Chong JL, Trikha P, Fernandez SA, Stromberg P, Rosol TJ, Leone G (August 2008). "Mouse development with a single E2F activator". Nature. 454 (7208): 1137–41. Bibcode:2008Natur.454.1137T. doi:10.1038/nature07066. PMC 4288824. PMID 18594513.
^ Sozzani R, Maggio C, Varotto S, Canova S, Bergounioux C, Albani D, Cella R (April 2006). "Interplay between Arabidopsis activating factors E2Fb and E2Fa in cell cycle progression and development". Plant Physiology. 140 (4): 1355–66. doi:10.1104/pp.106.077990. PMC 1435807. PMID 16514015.
^ Maiti B, Li J, de Bruin A, Gordon F, Timmers C, Opavsky R, Patil K, Tuttle J, Cleghorn W, Leone G (May 2005). "Cloning and characterization of mouse E2F8, a novel mammalian E2F family member capable of blocking cellular proliferation". The Journal of Biological Chemistry. 280 (18): 18211–20. doi:10.1074/jbc.M501410200. PMID 15722552.
^ Chen HZ, Tsai SY, Leone G (November 2009). "Emerging roles of E2Fs in cancer: an exit from cell cycle control". Nature Reviews. Cancer. 9 (11): 785–97. doi:10.1038/nrc2696. PMC 3616489. PMID 19851314.
^ Johnson DG, Schwarz JK, Cress WD, Nevins JR (September 1993). "Expression of transcription factor E2F1 induces quiescent cells to enter S phase". Nature. 365 (6444): 349–52. Bibcode:1993Natur.365..349J. doi:10.1038/365349a0. PMID 8377827. S2CID 4308877.
^ Ouseph, M., Li, J., Chen, H., Pecot, T., Wensel, P., Thompson, J., Comstock, G., Chokshi, V., Byrne, M., Forde, B., Chong, J., Huang, K., Machiraju, R., Bruin, A., and Leone, G. "Atypical E2F Repressors and Activators Coordinate Placental Development". Developmental Cell 22, 849–862, April 17, 2012.
^ Weijts, B., Bakker, W., Cornelissen, P., Liang, K., Schaftenaar, F., Westendorp, B., De Wolf, C., Paciejewska, M., Scheele, C., Kent, L., Leone, G., Schulte-Merker, S., and Bruin, A. "E2F7 and E2F8 Promote Angiogenesis Through Transcriptional Activation of VEGFA in Cooperation with HIF-1. The EMBO Journal (2012) 31, 3871-3884.

[1] Zheng N, Fraenkel E, Pabo CO, Pavletich NP (March 1999). "Structural basis of DNA recognition by the heterodimeric cell cycle transcription factor E2F-DP". Genes & Development. 13 (6): 666–74. doi:10.1101/gad.13.6.666. PMC 316551. PMID 10090723.

[2] Gaubatz S, Lindeman GJ, Ishida S, Jakoi L, Nevins JR, Livingston DM, Rempel RE (September 2000). "E2F4 and E2F5 play an essential role in pocket protein-mediated G1 control". Molecular Cell. 6 (3): 729–35. doi:10.1016/S1097-2765(00)00071-X. PMID 11030352.

[3] Tsai SY, Opavsky R, Sharma N, Wu L, Naidu S, Nolan E, Feria-Arias E, Timmers C, Opavska J, de Bruin A, Chong JL, Trikha P, Fernandez SA, Stromberg P, Rosol TJ, Leone G (August 2008). "Mouse development with a single E2F activator". Nature. 454 (7208): 1137–41. Bibcode:2008Natur.454.1137T. doi:10.1038/nature07066. PMC 4288824. PMID 18594513.

[4] Sozzani R, Maggio C, Varotto S, Canova S, Bergounioux C, Albani D, Cella R (April 2006). "Interplay between Arabidopsis activating factors E2Fb and E2Fa in cell cycle progression and development". Plant Physiology. 140 (4): 1355–66. doi:10.1104/pp.106.077990. PMC 1435807. PMID 16514015.

[5] Maiti B, Li J, de Bruin A, Gordon F, Timmers C, Opavsky R, Patil K, Tuttle J, Cleghorn W, Leone G (May 2005). "Cloning and characterization of mouse E2F8, a novel mammalian E2F family member capable of blocking cellular proliferation". The Journal of Biological Chemistry. 280 (18): 18211–20. doi:10.1074/jbc.M501410200. PMID 15722552.

[6] Chen HZ, Tsai SY, Leone G (November 2009). "Emerging roles of E2Fs in cancer: an exit from cell cycle control". Nature Reviews. Cancer. 9 (11): 785–97. doi:10.1038/nrc2696. PMC 3616489. PMID 19851314.

[7] Johnson DG, Schwarz JK, Cress WD, Nevins JR (September 1993). "Expression of transcription factor E2F1 induces quiescent cells to enter S phase". Nature. 365 (6444): 349–52. Bibcode:1993Natur.365..349J. doi:10.1038/365349a0. PMID 8377827. S2CID 4308877.

[8] Ouseph, M., Li, J., Chen, H., Pecot, T., Wensel, P., Thompson, J., Comstock, G., Chokshi, V., Byrne, M., Forde, B., Chong, J., Huang, K., Machiraju, R., Bruin, A., and Leone, G. "Atypical E2F Repressors and Activators Coordinate Placental Development". Developmental Cell 22, 849–862, April 17, 2012.

[9] Weijts, B., Bakker, W., Cornelissen, P., Liang, K., Schaftenaar, F., Westendorp, B., De Wolf, C., Paciejewska, M., Scheele, C., Kent, L., Leone, G., Schulte-Merker, S., and Bruin, A. "E2F7 and E2F8 Promote Angiogenesis Through Transcriptional Activation of VEGFA in Cooperation with HIF-1. The EMBO Journal (2012) 31, 3871-3884.

[1]