CREB-свя́зывающий бело́к () — белок, который у человека кодируется геном CREBBP, локализованным на 16-й хромосоме. CBP (как и его близкий гомолог, ) функционирует как транскрипционный коактиватор, то есть посредством белок-белковых взаимодействий связывает различные белковые трансактиваторы транскрипции с основным транскрипционным комплексом. Впервые описан исследователями в 1993 году.
Ген Ген CREBBP у человека располагается на 16-й хромосоме и занимает локус 16p13.3. Ген содержит 34 экзона и экспрессируется повсеместно, в том числе и на эмбриональном этапе развития. Ген расположен на минус-цепи. Длина гена составляет около 190 килобаз, транскрипция идёт от центромеры до теломеры. Длина мРНК составляет 8,7 кб, из которых на приходится 7,3 кб.
Гомологи CREBBP имеются у многих многоклеточных организмов, в том числе мух, червей и растений, однако отсутствуют у низших эукариот, например, дрожжей. У данио-рерио паттерны экспрессии CREBBP и его метилирования играют роль в ходе развития организма. У ящерицы североамериканского красногорлого анолиса экспрессия CBP различается у двух полов.
Структура CREBBP представляет собой белок с молекулярной массой 265 кДа, состоящий из 2442 аминокислот. Локализуется в ядре. По строению он очень схож с гомологичным белком p300, вместе с которым CBP составляет .
Большая часть функциональных доменов этих двух белков высоко консервативна. В числе этих доменов 4 известных трансактивационных домена (TAD): первый цистеин/гистидин-обогащённый участок (CH1), в который входит транскрипционный адаптерный цинковый палец 1 (); домен KIX, взаимодействующий с CREB; ещё один цистеин/гистидин-обогащённый участок (СН3), содержащий цинковый палец TAZ2 и цинковый палец типа ZZ; коактиваторный связывающий домен ядерных рецепторов (), также известный как интерферон-связывающий домен (). Эти TAD обеспечивают различные белок-белковые взаимодействия CBP с ДНК-связывающими факторами транскрипции, ключевыми компонентами транскрипционной машинерии и прочими коактиваторами транскрипции (подробнее см. ниже).
Кроме того, и p300, и CBP также содержат домен с гистонацетилтрансферазной активностью (НАТ), который ацетилирует гистоны и другие белки. Рядом с ним находится бромодомен, который связывается с ацетилированными остатками лизина и может привлекать СВР к специфическим сайтам на хромосомах. Рядом с каталитическим участком располагается ещё один цистеин/гистидин-обогащённый участок (CH2), включающий бромодомен и , который связывается с коферментом А. Наличие этого мотива уникально для CBP, он отсутствует у других белков с гистонацетилтрансферазной активностью.
Действие на клеточном уровне Ген CREBBP экспрессируется повсеместно и участвует в транскрипционной коактивации многих факторов транскрипции. Белок CREBBP впервые был описан как ядерный белок, который связывается белком CREB. Этот ген, как теперь известно, играет важную роль в эмбриональном развитии, контроле роста и поддержании гомеостаза. Было показано, что мыши, у которых нокаутирован ген CREBBP или EP300, кодирующий белок р300, погибают на ранних этапах развития. Кроме того, мыши, у которых имелся только один функциональный аллель каждого из генов CREBBP и EP300 вместо двух, также погибали в ходе эмбриогенеза. По-видимому, для развития эмбриона критическое значение имеет общее суммарное содержание белков CBP и p300, которое в обоих случаях составляло половину от нормального. В отличие от организма в целом, отдельные клетки могут развиваться в отсутствии белков CBP или р300. Например, у мышей В- и Т-клетки, лишённые или СВР, или р300, развивались нормально в условиях in vivo, а лишённые обоих белков одновременно погибали.
CBP, как и p300, повышает экспрессию генов-мишеней при помощи следующих основных механизмов: релаксация хроматина в области промоторов при помощи ацетилирования гистонов; рекрутирование ключевых элементов транскрипционного комплекса, в том числе РНК-полимеразы II, к промоторам; функционирование в качестве опорного белка () для стабилизации взаимодействий других факторов транскрипции с транскрипционным комплексом.
CBP, как и p300, предпочитает ацетилировать N-концевые хвосты гистонов, а именно остатки К12 (лизин 12) и К15 гистона , K14 и K18 и К5 и К8 . Однако СВР ацетилирует не только гистоны, но и негистоновые белки, такие как различные факторы и коактиваторы транскрипции. Эти модификации могут изменять белок-белковые взаимодействия, взаимодействия белков с ДНК, а также ядерную локализацию белков. Другие важные партнёры СВР и р300 — белки репликации и репарации ДНК, в частности, , , , . Кроме того, СВР и р300 могут взаимодействовать и с белками, не имеющими непосредственного отношения к хроматину, в частности, с и циклин-зависимой киназой 2, тем самым участвуя в регуляции клеточного цикла. СВР и р300 участвуют в регуляции разрушения транскрипционного фактора p53. Было показано, что регион СН-1 СВР и р300 может проявлять полиубиктивинлигазную активность р53, тем самым непосредственно влияя на его деградацию. Наконец, СВР, как и р300, могут ацетилировать белки, связанные с ядерным транспортом, в частности, и импортин-α7.
CBP используется в качестве многими транскрипционными факторами, в числе которых , c-myb, , E2F1, , а также члены суперсемейства (полный список белков, с которыми взаимодействует CBP, см. ниже).
Результаты последних (по состоянию на 2009 год) исследований показали, что СВР-опосредованное посттрансляционное N-гликозилирование изменяет конформацию белков, взаимодействующих с CBP, регулируя таким образом экспрессию генов, клеточный рост и дифференцировку.
Физиологические функции CBP задействован в сигнальных путях G-белков и через них принимает участие в ответе клетки на связывание адреналина. Некоторые G-белки в активированном состоянии стимулируют аденилатциклазу, в результате чего уровень сАМР в клетке повышается. сАМР активирует протеинкиназу А (РКА), которая состоит из четырёх субъединиц: двух регуляторных и двух каталитических. Связывание сАМР с регуляторными субъединицами вызывает освобождение каталитических субъединиц, которые вследствие этого могут переместиться в ядро и взаимодействовать с транскрипционными факторами, таким образом влияя на экспрессию генов. Транскрипционный фактор CREB, связывающийся с последовательностью ДНК, называемой элементом отклика на сАМР (CRE), фосфорилируется РКА по остатку серина (Ser 133) в домене KID. Эта модификация стимулирует взаимодействие домена KID CREB с доменом KIX CBP или р300, в результате чего усиливается транскрипция генов, подконтрольных CREB, в том числе и тех, которые участвуют в глюконеогенезе. Этот сигнальный путь запускается при связывании адреналина с клеткой-мишенью.
Огромное количество экспериментальных данных свидетельствуют о ключевой роли ацетилирования гистонов в пластичности синапсов у млекопитающих (в том числе долговременной потенциации), памяти и поведенческой адаптации к окружающей среде. Первоначальные свидетельства связаны с наблюдением, касающимся больных синдромом Рубинштейна — Тейби: у них мутации, затрагивающие CBP, приводят к умственной отсталости. Кроме того, мыши, мутантные по CREBBP, имели нарушения долговременной памяти. Дальнейшие эксперименты показали, что CBP важен не только для нейронной пластичности, но также выживания нейронов, связанного с их активностью, и нейрогенеза.
Нарушения со стороны иммунной системы, проявляющиеся у пациентов с синдромом Рубинштейна — Тейби, свидетельствуют о важной роли CBP в функционировании иммунной системы и воспалительных процессах. По-видимому, этот эффект обусловлен ненормально пониженной экспрессией таких важных для иммунитета белков, как CREB, NF-κB, c-jun, , BCL2 и c-Myc, обусловленной отсутствием активности СВР. В самом деле, регулируя активность транскрипционных факторов NF-κB и AP-1, которые активируют гены, связанные с хроническим и острым воспалением, СВР может играть важную роль в контроле воспаления на уровне транскрипции. Установлено, что СВР задействован в экспрессии белка CD59, который участвует в защите клеток организма от атак со стороны системы комплемента.
СВР играет важную роль в функционировании женской репродуктивной системы. На мышах было показано, что он необходим для экспрессии и поддержании нормальной фертильности. Кроме того, СВР необходим для экспрессии генов-мишеней лютеинизирующего гормона во время овуляции. Он также участвует в клеточном ответе на связывание эстрогена.
CBP и p300 играют важную роль в функционировании фоторецепторов (палочек и колбочек): колбочко-палочковый гомеобоксовый белок () привлекает их к промоторам необходимых генов, где они ацетилируют гистоны и способствуют их экспрессии. Интересно, что нокаут одного из генов CREBBP и EP300 не оказывал почти никакого эффекта на фоторецепторные клетки, а нокаут обоих генов сильно изменял их морфологию и функционирование. Такой эффект был связан со снижением ацетилирования гистонов Н3 и Н4, что является следствием нефункциональности CBP и p300.
Показана возможность участия СВР в .
Регуляция Ацетилтрансферазная активность CBP положительно регулируется фосфорилированием МАР-киназой p42/p44, Cdk2 и протеинкиназой А. При этом фосфорилирование консервативного остатка серина в положении 89 (S89) протеинкиназой С-δ снижает ацетилтрансферазную активность СВР. Ацетилтрансферазная активность СВР может изменяться (как в положительную, так и в отрицательную сторону) при взаимодействии с другими белками. Например, она усиливается при взаимодействии с такими транскрипционными факторами, как -α, и и понижается при взаимодействии с транскрипционным фактором PU.1. При этом все перечисленные белки взаимодействуют с одним и тем же сайтом СВР — участком СН3. Механизмы того, как белки, взаимодействующие с СВР в одном и том же сайте, влияют на его активность противоположным образом, в настоящий момент не ясны.
В настоящее время разрабатываются искусственные ингибиторы CBP, некоторые из которых могут найти потенциальное применение в медицине (например, ICG-001 подавляет рост раковых клеток в поджелудочной железе). Ингибиторы могут связываться, например, с бромодоменом CBP.
Клиническое значение Синдром Рубинштейна — Тейби
Мутации в гене CREBBP вызывают синдром Рубинштейна — Тейби (RTS). Однако RTS может развиваться и при мутациях гена EP300. Пациенты с RTS характеризуются множественными врождёнными пороками, отставании в умственном развитии и постнатальном развитии, микроцефалией, характерными лицевыми аномалиями, широкими, часто заострёнными пальцами рук и увеличенными пальцами ног. Частота встречаемости этого заболевания составляет 1 случай на 100 тысяч—125 тысяч новорождённых. Как правило, пациенты с RTS имеют повышенный риск развития опухолей. У человека фенотипы, проявляющиеся при гаплонедостаточности по CREBBP и при мелких делециях и мутациях, приводящих к образованию укороченной формы белка, не различаются. У мышей гетерозиготная делеция или укорочение CBP приводит к фенотипу, напоминающему RTS. Список описанных мутаций CREBBP, приводящих к развитию RTS, постоянно пополняется. В общем случае к RTS приводят те мутации CREBBP, которые подавляют его гистонацетилтрансферазную активность.
Острый миелоидный лейкоз