Білки TET (, TET) також TET-метилцитозин-діоксигенази — родина білків, що належить до великої суперродини α-кетоглутарат- та Fe(II)-залежних діоксигеназ. Відіграє ключову роль в активному та пасивному деметилюванні ДНК. У хребетних тварин родина представлена переважно трьома білками (TET1, TET2, TET3), які можуть модифікувати ДНК і РНК через окиснення 5-метилцитозину (5mC) з утворенням 5-гідроксиметилцитозину (5hmC), 5-формілцитозину (5fC) та 5-карбоксицитозину (5caC). Завдяки цим реакціям білки TET ремоделюють епігенетичний ландшафт, взаємодіють з факторами транскрипції та РНК-полімеразою II для регуляції експресії генів, беруть участь у функціонуванні ембріональних стовбурових клітин, розвитку і старінні організму та патогенезі різних захворювань.

Класифікація Білки TET є висококонсервативними, їхні ортологи є майже в усіх багатоклітинних організмах. Структура

У всіх білків TET на C-кінці є домен DSBH (), що має структуру подвійної β-спіралі та діоксигеназну активність щодо 5mC. У цьому домені є сайти зв'язування кофакторів — іонів Fe2+ та α-кетоглутарату (α-KG). Вітамін C є донором електронів для підтримки іонів Fe2+ у двовалентному стані, тобто теж певною мірою є кофактором TET. Перед DSBH-доменом міститься ділянка, багата на залишки цистеїну, яка стабілізує загальну конформацію білка та забезпечує перебіг каталітичної реакції.

На N-кінці у TET1 та TET3 (але не у TET2) розташований цинковий домен Cys-X-X-Cys (CXXC), що відповідає за безпосереднє зв'язування з неметильованими послідовностями, що містять CpG. У процесі еволюції TET2 зазнав хромосомної інверсії та екзон, який містить домен CXXC, був виділений в окремий ген CXXC4.

Локалізація Експресія TET має динамічний характер і змінюється протягом усього онтогенезу. Рівень експресії TET3 є високим в ооцитах та одноклітинних зиготах, швидко знижується під час дроблення. Натомість експресія TET1 та TET2 зростає під час доімплантаційного розвитку ембріона. Після гаструляції (приблизно на 8,5 день ембріонального розвитку), TET1 та TET3 слабко експресуються в нервовій трубці та складках голови, тоді як TET2 не виявляється.

Під час подальшого розвитку та диференціації клітин експресія TET1 знижується, а TET2 та TET3 – збільшується в різних тканинах, зокрема гемопоетичних та нервових.

В ендометрії експресія TET1 та TET3 зростає у середині секреторної (лютеїнової) фази порівняно з іншими фазами менструального циклу.

Функція

Білки TET переважно деметилюють ДНК у регуляторних послідовностях, таких як енхансери, промотори та інші дистальні регуляторні елементи.

Ця родина білків регулює тотипотентність під час раннього ембріогенезу. Вони диференційно експресуються на всіх стадіях передімплантаційного розвитку та відповідають за формування 5hmC на різних стадіях. На стадії бластоцисти та in vitro білки TET підтримують плюрипотентність через контроль довжини теломер, що є необхідним для самовідновлення ембріональних стовбурових клітин (ESC) та індукованих плюрипотентних стовбурових клітин (iPSC).

Під час першого репрограмування на ранніх стадіях запліднення батьківський геном зазнає активного, а потім пасивного деметилювання. Материнський геном деметилюється пасивно, допоки рівень метилювання не знизиться до мінімуму на стадії бластоцисти. Друге репрограмування відбувається під час формування первинних статевих клітин (PGC), які диференціюються з утворенням сперматозоїдів або яйцеклітин залежно від статі.

Дефіцит TET1 та TET2 супроводжується зниженням рівня 5hmC та підвищенням експресії DNMT3B. Це зумовлює гіперметилювання субтеломерних ділянок, що зрештою призводить до вкорочення теломер і розвитку хромосомної нестабільності в ESC. Одночасний дефіцит усіх білків TET викликає ранню летальність ембріонів через порушення диференціації клітин-попередників.

​Білки TET суттєво впливають на функції клітин вродженого імунітету, зокрема макрофагів та дендритних клітин. Під час противірусних реакцій пригнічують вироблення інтерферонів I типу.

Менш вивченою функцією білків TET є їхня регуляторна активність на рівні РНК, зокрема, встановлення модифікації 5-гідроксиметилцитозину (hm5C) на мРНК ссавців. Водночас відомо, що білки TET каталізують гідроксиметилювання РНК в ESC, що знижує стабільність транскриптів, які підтримують плюрипотентність, тим самим забезпечуючи впорядковану диференціацію стовбурових клітин ембріона.

Регуляція Регуляція експресії В ендометрії людини статеві гормони регулюють експресію TET динамічно та клітинно-специфічним чином. Прогестерон індукує експресію всіх білків TET в епітеліальних клітинах, тоді як спільний вплив естрадіолу та прогестерону збільшує в цих клітинах лише експресію TET3, а окремий вплив естрадіолу індукує експресію TET1 виключно у стромальних клітинах.

Посттрансляційна модифікація Глікозилювання білків Tet відбувається переважно в N-кінцевих ділянках.

Хімічна регуляція До деяких агоністів ТЕТ відносяться мітоксантрон, лопераміду гідрохлорид, , . До інгібіторів – , ітаконова та фумарова кислота, , та інші.

Взаємодії

Білки TET взаємодіють із факторами транскрипції та РНК-полімеразою II, модифікуючи 5mC в енхансерах генів, тим самим регулючи їхню експресію. Як N-кінцевий, так і C-кінцевий домени TET містять специфічні ділянки, що взаємодіють з TDG.

OGT взаємодіє з усіма трьома TET-діоксигеназами ссавців. Припускається, що OGT захищає геном від TET-опосередкованого деметилювання ДНК та втрати цілісності гетерохроматину, запобігаючи аберантній експресії транспозонів.

Мутації в TET часто виникають у поєднанні з онкогенними мутаціями KRAS.

Медичне значення Онкологічні захворювання

Зниження активності TET та загального рівня 5hmC у ДНК спостерігається при меланомі, раку простати, легені, молочної залози, печінки (в тому числі й гепатоцелюлярній карциномі), гліобластомах. При гематологічних злоякісних новоутвореннях активність TET інгібується внаслідок мутацій у IDH1 та IDH2.

Білки TET діють як супресори пухлин при колоректальному раку. Мутації TET з втратою функції виявлені у 7,4 % аденокарцином легень людини, причому на мутації TET1, TET2 та TET3 припадає 4 %, 1,6 % та 1,8 % відповідно.

Патології нервової системи Дисфункція білків TET порушує регуляцію 5hmC, що сприяє розвитку неврологічних патологій, таких як хвороба Альцгеймера, хвороба Паркінсона, епілепсія, погіршенню відновлення після травми спинного мозку та інсульту. У пацієнтів із хворобою Альцгеймера активація функціональних доменів TET уповільнює прогресування нейродегенеративних процесів. Додаткове введення донорів метильних груп зменшує фосфорилювання тау-білка, сприяє покращенню здатності до навчання та рухових функцій..

Надмірна активація TET-залежного деметилювання ДНК пов'язана з проліферацією клітин та порушенням балансу між збудженням і гальмуванням при епілепсії. Історія TET1 був першим ідентифікованим членом родини TET. Його спочатку виявили як частину злитого білка MLL1-TET1, що утворюється внаслідок хромосомної транслокації між TET1 та метилтрансферазою MLL (від — лейкоз змішаного походження). Саме на честь цієї транслокації «десять-одинадцять» — t(10;11)(q22;q23), яка характерна для клітин гострого мієлоїдного лейкозу, родина білків й отримала свою назву.

Див. також Епігеноміка Епігенетичний код CpG-острівці Еухроматин Примітки