GATA1

Эритро́идный фа́ктор транскри́пции, известный также как GATA-свя́зывающий фактор 1 или GATA-1 — белок, кодируемый у человека геном GATA1, локализованным на Х-хромосоме^[1].

GATA-связывающий белок 1 (транскрипционный фактор глобина 1)
PDB представлено на основе 1gnf.
Доступные структуры
PDB	Поиск ортологов: PDBe, RCSB
Список идентификаторов PDB 1gnf, 1y0j
Идентификаторы
Символ	GATA1 ; ERYF1; GATA-1; GF-1; GF1; NF-E1; NFE1; XLANP; XLTDA; XLTT
Внешние ID	OMIM: 305371 MGI: 95661 HomoloGene: 1549 GeneCards: Ген GATA1
Генная онтология Функция • специфичное связывание с последовательностями-регуляторами транскрипции • специфичное связывание РНК-полимеразы II с регуляторными участками ДНК • специфичное связывание РНК-полимеразы II с проксимальным участком корового промотора • транскрипционный фактор, регулирующий специфичное связывание РНК-полимеразы II с проксимальным участком корового промотора и участвующий в положительной регуляции транскрипции • транскрипционный фактор, регулирующий специфичное связывание РНК-полимеразы II с проксимальным участком корового промотора и участвующий в отрицательной регуляции транскрипции • связывание с транскрипционными факторами РНК-полимеразы II • специфичное связывание с энхансерами • связывание с p53 • связывание с ДНК • транскрипционный фактор, специфически связывающий ДНК • связывание с белками • связывание с ионами цинка • связывание ДНК с изгибанием цепи • связывание с хроматином • специфичное связывание ДНК • связывание с доменом цинковых пальцев C2H2 Компонент клетки • ядро • нуклеоплазма • комплекс транскрипционных факторов • комплекс, репрессирующий транскрипцию Биологический процесс • отрицательная регуляция транскрипции с промоторов РНК-полимеразы II • внутриутробное развитие • транскрипция с промоторов РНК-полимеразы II • межклеточная коммуникация • коагуляция крови • отрицательная регуляция клеточной пролиферации • развитие мужских гонад • регуляция синтеза гликопротеинов • регуляция конечных этапов дифференцировки эритроцитов • дифференцировка эритроцитов • дифференцировка мегакариоцитов • образование тромбоцитов • дифференцировка базофилов • дифференцировка эозинофилов • отрицательная регуляция минерализации костей • положительная регуляция пролиферации остеобластов • эмбриональный гемопоэз • определение судьбы эозинофила • отрицательная регуляция апоптоза • положительная регуляция дифференцировки эритроцитов • положительная регуляция транскрипции с промоторов РНК-полимеразы II • развитие эритроцитов • положительная регуляция пептидил-тирозин фосфорилирования • агрегация тромбоцитов • активация транскрипции через образование петли между промотором и энхансером • дифференцировка дендритных клеток • клеточный ответ на тироидный гормон • отрицательная регуляция транскрипции через связывание с регуляторными областями ДНК • отрицательная регуляция апоптоза в отсутствие лиганда Источники: Amigo / QuickGO
Профиль экспрессии РНК
Больше информации
Ортологи
Вид	Человек	Мышь
Entrez	2623	14460
Ensembl	ENSG00000102145	ENSMUSG00000031162
UniProt	P15976	P17679
RefSeq (мРНК)	NM_002049	NM_008089
RefSeq (белок)	NP_002040	NP_032115
Локус (UCSC)	Chr HG1436_HG1432_PATCH: 48.65 – 48.65 Mb	Chr X: 7.96 – 7.98 Mb
Поиск в PubMed	Искать	Искать

GATA-1 является членом семейства факторов транскрипции GATA и участвует в росте клеток и развитии раковых заболеваний. Этот белок играет важную роль в развитии эритроцитов, регулируя переход от гемоглобина плода (F) к гемоглобину взрослого (A). Мутации в этом гене связаны с развитием Х-хромосомной дизеритропоэтической анемии и тромбоцитопении^[2].

Функции

GATA-1 играет важную роль в развитии эритроцитов и мегакариоцитов, из которых в дальнейшем образуются тромбоциты. Мыши без GATA1 умирают ещё на стадии внутриутробного развития. Показано, что GATA-1 облегчает транскрипцию структурного белка α-спектрина, который имеет решающее значение для формы красных кровяных клеток. Так, установлено, что в организме человека в присутствии GATA-1 скорость транскрипции гена α-спектрина повышается на два порядка^[3].

Структура

Молекула GATA-1 содержит три области: С-палец^[4], N-палец^[5] и активационный домен. С-палец, названный так в связи с близостью C-конца, имеет ДНК-связывающий домен^[англ.] типа цинкового пальца. N-палец, названный так в связи с близостью N-конца, связывается с ДНК и белковым кофактором FOG1^{[англ.][6][7]}. Активационный домен несет ответственность за акселерацию активации транскрипции GATA-1.

Клиническое значение

Мутации в GATA1 вызывают анемию и тромбоцитопению^[8][9]. Патологические мутации GATA1 могут затрагивать цинковые пальцы в ДНК-связывающих доменах, а также домены, ответственные за взаимодействия GATA1 с другими белками^[10].

Мутации в экзоне 2 гена GATA1 присутствуют почти во всех случаях острого мегакариобластного лейкоза (AMKL), ассоциированного с синдромом Дауна (DS)^[11][12]. В то время как AMKL, как правило, связан с транслокацией (1; 22) и экспрессией слитого мутантного белка, генетические изменения, которые свойственны людям с DS-AMKL, связаны с мутаций GATA1 и формированием усечённого фактора транскрипции (GATA1s).

Те же мутации в экзоне 2 GATA1 присутствует почти при всех случаях переходного миелопролиферативного расстройства^[англ.] (TMD), ассоциированного с синдромом Дауна, или транзиторной лейкемией (TL). Предшествующее состояние, которое переходит в AMKL у 30 % пациентов, может развиться больше чем у 10 % детей с синдромом Дауна^[13]. Встречаемость мутации GATA1 составляет примерно 4 % у пациентов с синдромом Дауна, но менее чем у 10 % из них развивается AMKL^[14]. Эта мутация присутствует в зародыше, играя раннюю роль в возникновении и развитии лейкемии. В дополнение к скринингу по TL мутация GATA1 при рождении может служить биомаркером повышенного риска развития DS-связанной AMKL^[15].

Повышенные уровни экспрессии GATA1 были выявлены у пациентов с большим депрессивным расстройством. Экспрессия GATA1 в префронтальной коре приводит к снижению экспрессии генов, необходимых для формирования синапсов, потере дендритных шипиков и дендритов и может вызывать депрессивное поведение у крыс^[16].

Взаимодействия с другими белками

GATA1, как было выявлено, взаимодействует с:

• BRD3^{[англ.][17][18][19]},
• BRD4^[17],
• FLI1^{[англ.][20][21]},
• HDAC1^[22],
• HDAC3^[22],
• HDAC4^[22],
• HDAC5^[22],
• LMO2^{[англ.][23]},
• TAL1^{[англ.][24]},
• ZBTB16^[25],
• ZFPM2^{[англ.][26]}.

Примечания

1. Caiulo A., Nicolis S., Bianchi P., Zuffardi O., Bardoni B., Maraschio P., Ottolenghi S., Camerino G., Giglioni B. Mapping the gene encoding the human erythroid transcriptional factor NFE1-GF1 to Xp11.23. (англ.) // Human genetics. — 1991. — Vol. 86, no. 4. — P. 388—390. — PMID 1999341. [исправить]
2. Entrez Gene: GATA1 GATA binding protein 1 (globin transcription factor 1)  (неопр.). Архивировано 8 марта 2010 года.
3. Wong E. Y., Lin J., Forget B. G., Bodine D. M., Gallagher P. G. Sequences downstream of the erythroid promoter are required for high level expression of the human alpha-spectrin gene. (англ.) // The Journal of biological chemistry. — 2004. — Vol. 279, no. 53. — P. 55024—55033. — doi:10.1074/jbc.M408886200. — PMID 15456760. [исправить]
4. Visvader J. E., Crossley M., Hill J., Orkin S. H., Adams J. M. The C-terminal zinc finger of GATA-1 or GATA-2 is sufficient to induce megakaryocytic differentiation of an early myeloid cell line. (англ.) // Molecular and cellular biology. — 1995. — Vol. 15, no. 2. — P. 634—641. — PMID 7823932. [исправить]
5. Newton A., Mackay J., Crossley M. The N-terminal zinc finger of the erythroid transcription factor GATA-1 binds GATC motifs in DNA. (англ.) // The Journal of biological chemistry. — 2001. — Vol. 276, no. 38. — P. 35794—35801. — doi:10.1074/jbc.M106256200. — PMID 11445591. [исправить]
6. Liew C. K., Simpson R. J., Kwan A. H., Crofts L. A., Loughlin F. E., Matthews J. M., Crossley M., Mackay J. P. Zinc fingers as protein recognition motifs: structural basis for the GATA-1/friend of GATA interaction. (англ.) // Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. — 2005. — Vol. 102, no. 3. — P. 583—588. — doi:10.1073/pnas.0407511102. — PMID 15644435. [исправить]
7. Muntean A. G., Crispino J. D. Differential requirements for the activation domain and FOG-interaction surface of GATA-1 in megakaryocyte gene expression and development. (англ.) // Blood. — 2005. — Vol. 106, no. 4. — P. 1223—1231. — doi:10.1182/blood-2005-02-0551. — PMID 15860665. [исправить]
8. Crispino J. D., Weiss M. J. Erythro-megakaryocytic transcription factors associated with hereditary anemia. (англ.) // Blood. — 2014. — Vol. 123, no. 20. — P. 3080—3088. — doi:10.1182/blood-2014-01-453167. — PMID 24652993. [исправить]
9. Nichols K. E., Crispino J. D., Poncz M., White J. G., Orkin S. H., Maris J. M., Weiss M. J. Familial dyserythropoietic anaemia and thrombocytopenia due to an inherited mutation in GATA1. (англ.) // Nature genetics. — 2000. — Vol. 24, no. 3. — P. 266—270. — doi:10.1038/73480. — PMID 10700180. [исправить]
10. Campbell A. E., Wilkinson-White L., Mackay J. P., Matthews J. M., Blobel G. A. Analysis of disease-causing GATA1 mutations in murine gene complementation systems. (англ.) // Blood. — 2013. — Vol. 121, no. 26. — P. 5218—5227. — doi:10.1182/blood-2013-03-488080. — PMID 23704091. [исправить]
11. Wechsler J., Greene M., McDevitt M. A., Anastasi J., Karp J. E., Le Beau M. M., Crispino J. D. Acquired mutations in GATA1 in the megakaryoblastic leukemia of Down syndrome. (англ.) // Nature genetics. — 2002. — Vol. 32, no. 1. — P. 148—152. — doi:10.1038/ng955. — PMID 12172547. [исправить]
12. Rainis L., Bercovich D., Strehl S., Teigler-Schlegel A., Stark B., Trka J., Amariglio N., Biondi A., Muler I., Rechavi G., Kempski H., Haas O. A., Izraeli S. Mutations in exon 2 of GATA1 are early events in megakaryocytic malignancies associated with trisomy 21. (англ.) // Blood. — 2003. — Vol. 102, no. 3. — P. 981—986. — doi:10.1182/blood-2002-11-3599. — PMID 12649131. [исправить]
13. Greene M. E., Mundschau G., Wechsler J., McDevitt M., Gamis A., Karp J., Gurbuxani S., Arceci R., Crispino J. D. Mutations in GATA1 in both transient myeloproliferative disorder and acute megakaryoblastic leukemia of Down syndrome. (англ.) // Blood cells, molecules & diseases. — 2003. — Vol. 31, no. 3. — P. 351—356. — PMID 14636651. [исправить]
14. Pine S. R., Guo Q., Yin C., Jayabose S., Druschel C. M., Sandoval C. Incidence and clinical implications of GATA1 mutations in newborns with Down syndrome. (англ.) // Blood. — 2007. — Vol. 110, no. 6. — P. 2128—2131. — doi:10.1182/blood-2007-01-069542. — PMID 17576817. [исправить]
15. Shimada A., Xu G., Toki T., Kimura H., Hayashi Y., Ito E. Fetal origin of the GATA1 mutation in identical twins with transient myeloproliferative disorder and acute megakaryoblastic leukemia accompanying Down syndrome. (англ.) // Blood. — 2004. — Vol. 103, no. 1. — P. 366. — doi:10.1182/blood-2003-09-3219. — PMID 14684662. [исправить]
16. Kang H. J., Voleti B., Hajszan T., Rajkowska G., Stockmeier C. A., Licznerski P., Lepack A., Majik M. S., Jeong L. S., Banasr M., Son H., Duman R. S. Decreased expression of synapse-related genes and loss of synapses in major depressive disorder. (англ.) // Nature medicine. — 2012. — Vol. 18, no. 9. — P. 1413—1417. — doi:10.1038/nm.2886. — PMID 22885997. [исправить]
17. Lamonica J. M., Deng W., Kadauke S., Campbell A. E., Gamsjaeger R., Wang H., Cheng Y., Billin A. N., Hardison R. C., Mackay J. P., Blobel G. A. Bromodomain protein Brd3 associates with acetylated GATA1 to promote its chromatin occupancy at erythroid target genes. (англ.) // Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. — 2011. — Vol. 108, no. 22. — P. 159—168. — doi:10.1073/pnas.1102140108. — PMID 21536911. [исправить]
18. Gamsjaeger R., Webb S. R., Lamonica J. M., Billin A., Blobel G. A., Mackay J. P. Structural basis and specificity of acetylated transcription factor GATA1 recognition by BET family bromodomain protein Brd3. (англ.) // Molecular and cellular biology. — 2011. — Vol. 31, no. 13. — P. 2632—2640. — doi:10.1128/MCB.05413-11. — PMID 21555453. [исправить]
19. Stonestrom A. J., Hsu S. C., Jahn K. S., Huang P., Keller C. A., Giardine B. M., Kadauke S., Campbell A. E., Evans P., Hardison R. C., Blobel G. A. Functions of BET proteins in erythroid gene expression. (англ.) // Blood. — 2015. — doi:10.1182/blood-2014-10-607309. — PMID 25696920. [исправить]
20. Lahiri K., Dole M. G., Vidwans A. S., Kamat J., Kandoth P. Acute glomerulonephritis. (англ.) // Journal of tropical pediatrics. — 1989. — Vol. 35, no. 2. — P. 92. — PMID 2724402. [исправить]
21. Starck J., Cohet N., Gonnet C., Sarrazin S., Doubeikovskaia Z., Doubeikovski A., Verger A., Duterque-Coquillaud M., Morle F. Functional cross-antagonism between transcription factors FLI-1 and EKLF. (англ.) // Molecular and cellular biology. — 2003. — Vol. 23, no. 4. — P. 1390—1402. — PMID 12556498. [исправить]
22. Watamoto K., Towatari M., Ozawa Y., Miyata Y., Okamoto M., Abe A., Naoe T., Saito H. Altered interaction of HDAC5 with GATA-1 during MEL cell differentiation. (англ.) // Oncogene. — 2003. — Vol. 22, no. 57. — P. 9176—9184. — doi:10.1038/sj.onc.1206902. — PMID 14668799. [исправить]
23. Osada H., Grutz G., Axelson H., Forster A., Rabbitts T. H. Association of erythroid transcription factors: complexes involving the LIM protein RBTN2 and the zinc-finger protein GATA1. (англ.) // Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. — 1995. — Vol. 92, no. 21. — P. 9585—9589. — PMID 7568177. [исправить]
24. Goardon N., Lambert J. A., Rodriguez P., Nissaire P., Herblot S., Thibault P., Dumenil D., Strouboulis J., Romeo P. H., Hoang T. ETO2 coordinates cellular proliferation and differentiation during erythropoiesis. (англ.) // The EMBO journal. — 2006. — Vol. 25, no. 2. — P. 357—366. — doi:10.1038/sj.emboj.7600934. — PMID 16407974. [исправить]
25. Labbaye C., Quaranta M. T., Pagliuca A., Militi S., Licht J. D., Testa U., Peschle C. PLZF induces megakaryocytic development, activates Tpo receptor expression and interacts with GATA1 protein. (англ.) // Oncogene. — 2002. — Vol. 21, no. 43. — P. 6669—6679. — doi:10.1038/sj.onc.1205884. — PMID 12242665. [исправить]
26. Holmes M., Turner J., Fox A., Chisholm O., Crossley M., Chong B. hFOG-2, a novel zinc finger protein, binds the co-repressor mCtBP2 and modulates GATA-mediated activation. (англ.) // The Journal of biological chemistry. — 1999. — Vol. 274, no. 33. — P. 23491—23498. — PMID 10438528. [исправить]

Литература

• Ohneda K., Yamamoto M. Roles of hematopoietic transcription factors GATA-1 and GATA-2 in the development of red blood cell lineage. (англ.) // Acta haematologica. — 2002. — Vol. 108, no. 4. — P. 237—245. — doi:10.1159/000065660. — PMID 12432220. [исправить]
• Gurbuxani S., Vyas P., Crispino J. D. Recent insights into the mechanisms of myeloid leukemogenesis in Down syndrome. (англ.) // Blood. — 2004. — Vol. 103, no. 2. — P. 399—406. — doi:10.1182/blood-2003-05-1556. — PMID 14512321. [исправить]
• Muntean A. G., Ge Y., Taub J. W., Crispino J. D. Transcription factor GATA-1 and Down syndrome leukemogenesis. (англ.) // Leukemia & lymphoma. — 2006. — Vol. 47, no. 6. — P. 986—997. — doi:10.1080/10428190500485810. — PMID 16840187. [исправить]
• Trainor C. D., Evans T., Felsenfeld G., Boguski M. S. Structure and evolution of a human erythroid transcription factor. (англ.) // Nature. — 1990. — Vol. 343, no. 6253. — P. 92—96. — doi:10.1038/343092a0. — PMID 2104960. [исправить]
• Zon L. I., Tsai S. F., Burgess S., Matsudaira P., Bruns G. A., Orkin S. H. The major human erythroid DNA-binding protein (GF-1): primary sequence and localization of the gene to the X chromosome. (англ.) // Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. — 1990. — Vol. 87, no. 2. — P. 668—672. — PMID 2300555. [исправить]
• Martin D. I., Tsai S. F., Orkin S. H. Increased gamma-globin expression in a nondeletion HPFH mediated by an erythroid-specific DNA-binding factor. (англ.) // Nature. — 1989. — Vol. 338, no. 6214. — P. 435—438. — doi:10.1038/338435a0. — PMID 2467208. [исправить]
• Mouthon M. A., Bernard O., Mitjavila M. T., Romeo P. H., Vainchenker W., Mathieu-Mahul D. Expression of tal-1 and GATA-binding proteins during human hematopoiesis. (англ.) // Blood. — 1993. — Vol. 81, no. 3. — P. 647—655. — PMID 7678994. [исправить]
• Zon L. I., Yamaguchi Y., Yee K., Albee E. A., Kimura A., Bennett J. C., Orkin S. H., Ackerman S. J. Expression of mRNA for the GATA-binding proteins in human eosinophils and basophils: potential role in gene transcription. (англ.) // Blood. — 1993. — Vol. 81, no. 12. — P. 3234—3241. — PMID 8507862. [исправить]
• Tsang A. P., Visvader J. E., Turner C. A., Fujiwara Y., Yu C., Weiss M. J., Crossley M., Orkin S. H. FOG, a multitype zinc finger protein, acts as a cofactor for transcription factor GATA-1 in erythroid and megakaryocytic differentiation. (англ.) // Cell. — 1997. — Vol. 90, no. 1. — P. 109—119. — PMID 9230307. [исправить]
• Rekhtman N., Radparvar F., Evans T., Skoultchi A. I. Direct interaction of hematopoietic transcription factors PU.1 and GATA-1: functional antagonism in erythroid cells. (англ.) // Genes & development. — 1999. — Vol. 13, no. 11. — P. 1398—1411. — PMID 10364157. [исправить]
• Freson K., Devriendt K., Matthijs G., Van Hoof A., De Vos R., Thys C., Minner K., Hoylaerts M. F., Vermylen J., Van Geet C. Platelet characteristics in patients with X-linked macrothrombocytopenia because of a novel GATA1 mutation. (англ.) // Blood. — 2001. — Vol. 98, no. 1. — P. 85—92. — PMID 11418466. [исправить]
• Mehaffey M. G., Newton A. L., Gandhi M. J., Crossley M., Drachman J. G. X-linked thrombocytopenia caused by a novel mutation of GATA-1. (англ.) // Blood. — 2001. — Vol. 98, no. 9. — P. 2681—2688. — PMID 11675338. [исправить]
• Crawford S. E., Qi C., Misra P., Stellmach V., Rao M. S., Engel J. D., Zhu Y., Reddy J. K. Defects of the heart, eye, and megakaryocytes in peroxisome proliferator activator receptor-binding protein (PBP) null embryos implicate GATA family of transcription factors. (англ.) // The Journal of biological chemistry. — 2002. — Vol. 277, no. 5. — P. 3585—3592. — doi:10.1074/jbc.M107995200. — PMID 11724781. [исправить]
• Freson K., Matthijs G., Thys C., Mariën P., Hoylaerts M. F., Vermylen J., Van Geet C. Different substitutions at residue D218 of the X-linked transcription factor GATA1 lead to altered clinical severity of macrothrombocytopenia and anemia and are associated with variable skewed X inactivation. (англ.) // Human molecular genetics. — 2002. — Vol. 11, no. 2. — P. 147—152. — PMID 11809723. [исправить]
• Molete J. M., Petrykowska H., Sigg M., Miller W., Hardison R. Functional and binding studies of HS3.2 of the beta-globin locus control region. (англ.) // Gene. — 2002. — Vol. 283, no. 1-2. — P. 185—197. — PMID 11867225. [исправить]
• Hirasawa R., Shimizu R., Takahashi S., Osawa M., Takayanagi S., Kato Y., Onodera M., Minegishi N., Yamamoto M., Fukao K., Taniguchi H., Nakauchi H., Iwama A. Essential and instructive roles of GATA factors in eosinophil development. (англ.) // The Journal of experimental medicine. — 2002. — Vol. 195, no. 11. — P. 1379—1386. — PMID 12045236. [исправить]