OMIM de Entrada * 609132 – LISINA DEMETHYLASE 1A; KDM1A

TEXTO

Metilação da histona H3 (ver 602810) lys4 (H3K4) é uma importante modificação epigenética envolvidos no gene de ativação. Os resíduos de di e trimetilação H3K4 (h3k4me2 e H3K4me3, respectivamente) marcam os locais de início da transcrição de genes ativamente transcritos, enquanto um alto nível de monometilação H3K4 (H3K4me1) está associado a sequências de intensificadores. KDM1A e KDM1B (613081) são demetilases de H3K4me1 e H3K4me2 e causam repressão gênica (resumo de Shao et al., 2014).

sequenciando clones obtidos de uma biblioteca de cDNA cerebral fracionada por tamanho, Nagase et al. (1998) clonado KDM1A, que eles chamaram de KIAA0601. A proteína deduzida contém 886 aminoácidos. A RT-PCR detectou a expressão de KDM1A em quase todos os tecidos testados, com níveis mais altos de rim e testículo. Pouca ou nenhuma expressão foi detectada no pâncreas e no baço.

Shi et al. (2004) relataram que a proteína KDM1A, que eles chamaram de LSD1, tem um domínio de redemoinho N-terminal, que é encontrado em proteínas envolvidas na regulação da cromatina, seguido por um motivo de ligação à moda passageira e um domínio da amina oxidase. Ao procurar proteínas com domínios de amina oxidase e SWIRM, eles identificaram AOF1 (KDM1B) como uma proteína humana semelhante ao LSD1, bem como várias proteínas semelhantes ao LSD1 em C. elegans, Drosophila, Arabidopsis e S. pombe.

Hakimi et al. (2003) identificaram uma família de complexos corepressores de multiproteína que funcionam através da modificação da estrutura da cromatina para manter os genes em silêncio. A composição polipeptídica desses complexos inclui um núcleo comum de 2 subunidades, HDAC1 (601241)/HDAC2 (605164) e a proteína de ligação à moda AOF2, que os autores chamaram de BHC110. Outras subunidades desses complexos incluem ZNF261 (300061), GTF2I (601679) e polipeptídeos associados a translocações cromossômicas causadoras de câncer.

modificações pós-traducionais das caudas n-terminais da histona afetam a estrutura da cromatina e a transcrição do gene. Shi et al. (2004) observou que, embora a extensão da acetilação da histona seja determinada tanto pelas acetiltransferases quanto pelas desacetilases, não está claro se a metilação da histona também é regulada por enzimas com atividades opostas. Eles forneceram evidências de que o LSD1, um homólogo nuclear de amina oxidases, funciona como um histona desmetilase e corepressor transcricional. O LSD1 desmetilou especificamente o H3K4, que está ligado à transcrição ativa. A desmetilação da lisina ocorreu por meio de uma reação de oxidação que gerou formaldeído. A inibição do LSD1 por interferência de RNA causou um aumento na metilação H3K4 e desrepressão concomitante de genes-alvo, sugerindo que o LSD1 reprime a transcrição por meio da desmetilação da histona. Assim, os resultados identificaram uma histona demetilase conservada de S. pombe para humana e revelaram regulação dinâmica da metilação da histona por ambas as metilases histona e demetilases.

Forneris et al. (2005) descobriram que o lsd1 humano recombinante se comportava como uma flavoenzima típica da classe oxidorredutase/oxidase in vitro. O LSD1 catalisou a oxidação de 2 elétrons de seu substrato e converteu oxigênio em peróxido de hidrogênio. Os aminoácidos C-terminal 702 do LSD1 continham o local de desmetilação funcional da histona e a moda fortemente ligada, indicando que os aminoácidos n-terminais não são cruciais para a atividade ou ligação do cofator. Forneris et al. (2005) observou que a geração de peróxido de hidrogênio no ambiente da cromatina pode favorecer o dano oxidativo do DNA e pode ser prejudicial. Eles propuseram que o LSD1 pode não funcionar como uma oxidase in vivo e que moléculas diferentes do oxigênio podem funcionar como aceitadores de elétrons nas reações de desmetilação.

Shi et al. (2005) descobriram que o lsd1 humano recombinante era incapaz de desmetilar substratos nucleossômicos, mas o LSD1 purificado das células HeLa desmetilou histonas, independentemente de os substratos serem histonas em massa ou histonas montadas em nucleossomos. Por espectrometria de massa e Western blot, eles descobriram que LSD1 associado a um complexo contendo HDAC1, HDAC2, CTBP1 (602618), RCOR (607675), BHC80 (608325), e BRAF35 (HMG20B; 605535), entre outros. Dentro desse grupo, a RCOR regulou positivamente a função LSD1 in vitro e a BHC80 inibiu a desmetilação mediada por RCOR/LSD1. Os nucleossomos hiperacetilados foram menos suscetíveis à desmetilação mediada por RCOR/LSD1, sugerindo que os nucleossomos hipoacetilados podem ser os substratos fisiológicos preferidos. Shi et al. (2005) propuseram que histona desacetilases e LSD1 podem colaborar para gerar um ambiente de cromatina repressiva.

Lee et al. (2005) mostraram que os complexos contendo BHC110 mostraram um aumento próximo de 5 vezes na desmetilação da histona H3K4 em comparação com o bhc110 recombinante. Além disso, o bhc110 recombinante foi incapaz de desmetilar H3K4 em nucleossomos, mas os complexos contendo BHC110 prontamente desmetilaram nucleossomos. A reconstituição in vitro do complexo BHC usando subunidades recombinantes revelou um papel essencial para o resto corepressor CoREST (607675), não apenas em estimular a desmetilação nas histonas do núcleo, mas também promover a desmetilação de substratos nucleossômicos. Lee et al. (2005) descobriram que a desmetilação nucleossômica foi o resultado do CoREST aumentando a associação entre BHC110 e nucleossomos. A depleção de CoREST na cultura celular in vivo resultou em desrepressão da expressão gênica responsiva ao repouso e aumento da metilação de H3K4. Juntos, Lee et al. (2005) concluíram que seus resultados destacam um papel essencial para o CoREST na desmetilação de H3K4 in vitro e in vivo.

Metzger et al. (2005) mostraram que o LSD1 colocalized com o receptor do andrógeno (AR; 313700) no tumor humano normal da próstata e da próstata. O LSD1 interagiu com ar in vitro e in vivo e estimulou a transcrição dependente de AR. Por outro lado, o knockdown dos níveis de proteína LSD1 revogou a ativação transcricional induzida por andrógenos e a proliferação celular. Análises de imunoprecipitação de cromatina demonstraram que AR e LSD1 formam complexos associados à cromatina de maneira dependente de ligante. O LSD1 alivia as marcas repressivas de histona por desmetilação da histona H3 na lisina-9 (H3K9), levando assim à desrepressão dos genes alvo da AR. Além disso, Metzger et al. (2005) identificou a pargilina como um inibidor do LSD1. A pargilina bloqueia a desmetilação de H3K9 por LSD1 e, consequentemente, a transcrição dependente de AR. Assim, a modulação da atividade do LSD1 oferece uma estratégia para regular as funções de RA. Metzger et al. (2005) vinculou a desmetilação de uma marca repressiva de histona com ativação gênica dependente de AR, fornecendo assim um mecanismo pelo qual as demetilases controlam a expressão gênica específica.

Wang et al. (2007) relataram que a histona lisina demetilase LSD1, um componente do complexo corepressor CoREST-CtBP (602618), é necessária para a determinação e diferenciação da linhagem celular tardia durante a organogênese hipofisária. O LSD1 parece atuar principalmente em programas de ativação gênica alvo, bem como em programas de repressão gênica, com base no recrutamento de complexos coativadores ou corepressores contendo LSD1 distintos. LSD1 dependentes do gene repressão programas pode ser estendido no final do desenvolvimento, com o induziu a expressão de ZEB1 (189909), um Kruppel-como repressor que pode agir como um molecular beacon para o recrutamento do LSD1 contendo CoREST-CtBP corepressor complexo, fazendo com que a repressão de um adicional de coorte de genes, tais como o Gh (139250), que anteriormente exigiam LSD1 para a ativação. Wang et al. (2007) concluíram que os padrões temporais de expressão de componentes específicos dos complexos de LSD1 modulam programas reguladores de genes em muitos órgãos de mamíferos.

por ensaios de coimmunoprecipitação com camundongos e células humanas, Saleque et al. (2007) mostraram que LSD1, COREST, HDAC1, e HDAC2 interagiram com tanto GFI1 (600871) e GFI1B (604383) em endógeno complexos. O domínio de repressão de SNAG N-terminal de GFI1 e GFI1B foi necessário para sua associação com COREST e LSD1. O rato Gfi1b recrutou estes cofatores à maioria de promotores do gene do alvo in vivo. Inibição da diferenciação perturbada de Corest e Lsd1 de células eritróides, megacariocíticas e granulocíticas de camundongos, bem como progenitores eritróides primários. A depleção de Lsd1 desrepressou alvos GFI em padrões específicos da linhagem, acompanhados por metilação H3 lys4 aprimorada nos respectivos promotores. Saleque et al. (2007) concluíram que os complexos GFI catalisam a modificação serial de histona de seus alvos, levando ao silenciamento Classificado.

Huang et al. (2007) demonstraram que nas células humanas a demetilase lsd1 específica da lisina da histona interage com p53 (191170) para reprimir a ativação transcricional mediada por p53 e inibir o papel do p53 na promoção da apoptose. Eles descobriram que, in vitro, o LSD1 remove tanto a monometilação (K370me1) quanto a dimetilação (K370me2) em K370, um local de monometilação dependente de Smyd2 (610663). No entanto, In vivo, O LSD1 mostrou uma forte preferência para reverter K370me2, que é realizada por uma metiltransferase distinta, mas desconhecida. Huang et al. (2007) concluíram que o K370me2 tem um papel diferente na regulação do p53 do K370me1: o K370me1 reprime a função p53, enquanto o K370me2 promove a associação com o coativador 53BP1 (605230). As observações de Huang et al. (2007) mostraram que o p53 é regulado dinamicamente pela metilação e desmetilação da lisina e que o status de metilação em um único resíduo de lisina confere produção regulatória distinta.

Perillo et al. (2008) analisaram como a metilação da histona H3 e a expressão de controle de desmetilação de genes responsivos ao estrogênio e mostraram que um receptor de estrogênio ligado ao DNA (ver ESRA; 133430) direciona a transcrição participando da cromatina de flexão para entrar em contato com o RNA polimerase II (ver 180660) recrutado para o promotor. Este processo é conduzido pela desmetilação receptor-visada de H3K9 (veja 601128) em locais do realçador e do promotor e é conseguido pela ativação do lsd1 residente demethylase. Localizada demethylation produz peróxido de hidrogênio, que modifica o entorno de DNA e recruta 8-oxoguanine-DNA glicosilase 1 (601982) e topoisomerase II-beta (126431), desencadeamento de cromatina e DNA conformacional alterações que são essenciais para estrogênio-induzida de transcrição. Perillo et al. (2008) concluíram que seus dados mostraram uma estratégia que usa danos controlados ao DNA e reparo para orientar a transcrição produtiva.

um complexo corepressor transcricional contendo LSD1, COREST e HDAC1 reprime a transcrição removendo as modificações da histona associadas à ativação transcricional. Gocke e Yu (2008) descobriram que ZNF198 (ZMYM2; 602221) e REST (600571) interagiram com LSD1/COREST/HDAC1 de maneira mutuamente exclusiva em linhas celulares humanas. ZNF198 foi necessário para a repressão da E-caderina (CDH1; 192090), mas não genes responsivos ao repouso. ZNF198 interagiu com a cromatina e estabilizou o complexo LSD1/COREST/HDAC1 na cromatina. O domínio MYM da interação mediada por ZNF198 de ZNF198 com LSD1/COREST/HDAC1. A sumoilação de HDAC1 por SUMO2 (603042) aumentou sua ligação a ZNF198 por meio de um mecanismo não covalente, mas também enfraqueceu a interação entre HDAC1 e COREST.

usando imunoprecipitação de cromatina, PCR, coimmunoprecipitação e análises de repórter, Liang et al. (2009) descobriram que a infecção pelos Alfa-herpesvírus, vírus herpes simplex (HSV; ver 610551) e vírus varicela zoster (VZV), resultou no rápido acúmulo de cromatina contendo histona repressiva H3 lys9 (H3K9) metilação. A expressão de genes iniciais imediatos virais (IE) exigiu fator de célula hospedeira-1 (HCF1, ou HCFC1; 300019) para recrutar LSD1 para promotores iniciais imediatos virais. A depleção de lsd1 ou inibição dependente da dose de LSD1 com inibidores da monoamina oxidase (IMAO) resultou no acúmulo de cromatina repressiva e um bloqueio na expressão gênica viral. HCF1, juntamente com SET1 (SETD1A; 611052) e MLL1 (159555), modulação coordenada dos níveis repressivos de metilação h3k9 com adição de marcas ativadoras de trimetilação H3K4. Liang et al. (2009) concluíram que o LSD1 impede o acúmulo de metilação H3K9 e permite a infecção produtiva por ambos os alfa-herpesvírus. Eles propuseram que a dependência de patógenos virais no mecanismo de cromatina de células hospedeiras destaca uma potencial intervenção terapêutica, e que o direcionamento do LSD1 com IMAO amplamente utilizado pode prevenir a latência viral e a reativação.

Wang et al. (2009) demonstraram que o LSD1 é necessário para a gastrulação durante a embriogênese de camundongos. Notavelmente, a deleção direcionada do gene que codifica o LSD1 em células-tronco embrionárias induz a perda progressiva da metilação do DNA. Essa perda se correlaciona com uma diminuição na proteína DNA metiltransferase-1 (DNMT1; 126375), como resultado da redução da estabilidade Dnmt1. A proteína Dnmt1 é metilada in vivo e sua metilação é aumentada na ausência de LSD1. Além disso, Dnmt1 pode ser metilado por Set7/9 (também conhecido como KMT7, 606594) e demethylated por LSD1 in vitro. Wang et al. (2009) concluíram que o LSD1 desmetila e estabiliza o Dnmt1, proporcionando assim uma ligação mecanicista previamente desconhecida entre os sistemas de metilação de histona e DNA.

usando células humanas de eritroleucemia K562 e MEL de camundongo e células humanas de leucemia de células T de Jurkat, Hu et al. (2009) mostraram que o Fator de transcrição TAL1 (187040) interagiu diretamente com o LSD1 em 2 complexos proteicos distintos contendo HDAC1. O LSD1 inibiu a atividade repórter mediada pelo TAL1 de forma dependente da dose, e essa inibição exigiu o domínio histona demetilase do LSD1. Tal1 associado à atividade de lsd1 e desmetilase em células MEL indiferenciadas, mas não durante o período em que as células MEL se comprometeram com a diferenciação. A associação do Tal1 com o complexo Lsd1 foi recuperada durante os estágios tardios de diferenciação. Tal1 ligado 2 motivos e-box GATA no promotor proximal do gene que codifica a proteína da membrana eritróide P4.2 (EPB42; 177070) e lsd1 direcionado para o promotor P4.2. O direcionamento do Lsd1 para o promotor P4.2 correlacionou-se com a metilação H3K4 no promotor P4.2. Após a diferenciação, o Lsd1 se dissociou do promotor, permitindo a transcrição P4.2 mediada por Tal1. O Knockdown do Lsd1 através do RNA curto do hairpin em pilhas de MEL conduziu à expressão aumentada de P4.2 e Gata2 (137295) e um aumento no h3k4 dimetilado no promotor P4.2. Hu et al. (2009) concluíram que a atividade de desmetilase de histona h3k4 do LSD1 é parcialmente responsável pela atividade repressiva do TAL1 e restringe a função do TAL1 na hematopoiese.

Metzger et al. (2010) demonstraram que a fosforilação da histona H3 (601128) em treonina-6 (H3T6) pela proteína quinase C (PKC)-beta-1 (176970) é o evento-chave que impede LSD1 de demethylating H3K4 durante andrógeno-receptor (RA; 313700) dependentes do gene de ativação. In vitro, os peptídeos histona H3 metilados na lisina-4 e fosforilados na treonina-6 não eram mais substratos de LSD1. In vivo, PKC-beta-1 colocalized com AR e LSD1 em promotores do gene do alvo e h3t6 fosforilado após a expressão genética andrógeno-induzida. O knockdown mediado por RNAi da fosforilação h3t6 revogada PKC-beta-1, desmetilação aprimorada em H3K4 e transcrição dependente de ar inibida. A ativação do PKCB1 requer o recrutamento dependente de andrógenos da quinase quinase C relacionada à proteína gatekeeper quinase 1 (PRK1; 601032). Notavelmente, níveis aumentados de PKCB1 e h3t6 fosforilado (H3T6ph) correlacionaram-se positivamente com altos escores de Gleason de carcinomas de próstata e inibição da proliferação de células tumorais induzidas por AR bloqueadas por PKC-beta-1 in vitro e progressão do câncer de xenoenxertos tumorais in vivo. Juntos, Metzger et al. (2010) concluíram que a sinalização da quinase dependente de andrógenos leva à escrita da nova marca de cromatina H3T6ph, que em conseqüência impede a remoção de marcas de metila ativas de H3K4 durante a expressão gênica estimulada por AR.

Whyte et al. (2012) demonstraram que a histona demetilase LSD1, que desmetila histona H3 em lys4 ou lys9 (H3K4/K9), é essencial no desativamento de potenciadores durante a diferenciação de células-tronco embrionárias de camundongos (ESC). O LSD1 ocupa potenciadores de genes ativos que são críticos para o controle do Estado de ESCs. No entanto, o LSD1 não é essencial para a manutenção da identidade ESC. Em vez disso, os ESCs sem atividade de LSD1 não conseguem se diferenciar totalmente, e os intensificadores específicos do ESC não passam pelos eventos de desmetilação da histona associados à diferenciação. Em intensificadores ativos, o LSD1 é um componente do complexo NuRD (remodelação de nucleossomos e histona desacetilase), que contém subunidades adicionais necessárias para a diferenciação ESC. Whyte et al. (2012) propuseram que os intensificadores de descomissões do complexo LSD1-NuRD do programa de pluripotência durante a diferenciação, o que é essencial para o desligamento completo do programa de expressão gênica ESC e a transição para novos Estados celulares.

Shao et al. (2014) examinou as mudanças de h3k4me e seus principais reguladores em oócitos de camundongos e embriões pré-implantação. Eles observaram níveis aumentados de H3K4me2 e H3K4me3 nos estágios de 1 A 2 células, correspondendo ao período de ativação do genoma embrionário. O nível de H3K4me2 diminuiu drasticamente no estágio de 4 células e permaneceu baixo até o estágio de blastocisto. Em contraste, o nível de H3K4me3 diminuiu transitoriamente em embriões de 4 células, mas aumentou constantemente para atingir o pico em blastocistos. PCR quantitativo em tempo real e de imunofluorescência as análises mostraram que o alto nível de H3K4me2 durante genoma embrionário de ativação coincidiu com o pico de expressão de seus metiltransferase, Ash2l (604782), e uma diminuição concomitante na sua demethylases, Kdm5b (605393) e Kdm1a. H3K4me3 correlacionada com a expressão de sua metiltransferase, Kmt2b (606834), e demethylase, Kdm5a (180202). Shao et al. (2014) propuseram que essas enzimas funcionassem na ativação do genoma embrionário e na segregação da primeira linhagem em embriões de camundongos pré-implantação.

usando um ensaio de imunoprecipitação-sequenciamento de cromatina, Gao et al. (2020) mostrou que o LSD1 interagiu com FOXA1 (602294) e marcas de intensificador ativo em células de câncer de próstata humano e que a inibição do LSD1 interrompeu a ligação global à cromatina FOXA1. Lsd1 regulou positivamente a ligação da cromatina FOXA1 por desmetilação K270 de FOXA1. Através deste mecanismo, o LSD1 manteve a acessibilidade do realçador à AR e à ligação regulada da cromatina da AR e à saída transcricional. Os inibidores do lsd1 reprimiram o crescimento do tumor de xenoenxerto em camundongos castrados, bloqueando a desmetilação de Foxa1 K270. Outras análises sugeriram que a eficácia dos inibidores de Lsd1 na supressão do tumor se correlacionou com os níveis de expressão de Foxa1 e que os inibidores de Lsd1 agiram em sinergia com o tratamento com antagonistas da Ra.

por análise híbrida de radiação, Nagase et al. (1998) mapeou o gene AOF2 para o cromossomo 1.

Gross (2014) mapeou o gene KDM1A para o cromossomo 1P36.12 com base em um alinhamento da sequência KDM1A (GenBank BC048134) com a sequência genômica (GRCh37).

Um relatório Nunez et al. (2008) indicando que interações inter-cromossômicas dependentes de motores tridimensionais envolvendo LSD1 são necessárias para alcançar uma transcrição aprimorada de genes alvo específicos do receptor de estrogênio foi retraído.

Tunovic et al. (2014) relataram um paciente com atraso no desenvolvimento e características faciais distintas (CPRF; 616728) que carregava uma mutação missense heterozigótica no gene KDM1A (Y785H; 609132.0001). Este paciente também carregou uma deleção de 3 nucleotídeos no gene ANKRD11, mutações nas quais causam a síndrome KBG (148050), bem como uma pequena duplicação de significado desconhecido. Chong et al. (2016) relataram 2 pacientes adicionais com mutações missense heterozigóticas no gene KDM1A (E403K, 609132.0002; D508G, 609132.0003). Todos os 3 pacientes tinham características que se sobrepunham às da síndrome de Kabuki (147920). Nenhuma das variantes foi encontrada em mais de 71.000 exomas de controle de bancos de dados públicos e internos. Embora Tunovic et al. (2014) consideraram que as mutações em ANKRD11 e KDM1A encontradas em seu paciente influenciaram o fenótipo, Chong et al. (2016) não considerou a mutação ANKRD11 patogênica, pois a maioria das mutações em ANKRD11 que resultam na síndrome KBG são mutações frameshift ou nonsense, e ANKRD11 não é altamente conservado e é altamente polimórfico na população em geral. Tunovic et al. (2014) observou que o gene KDM1A está no 2% superior dos genes com restrição evolutiva (ou seja, genes que são intolerantes à variação funcional) (Samocha et al., 2014).