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組蛋白H1通過染色質(zhì)壓實(shí)促進(jìn)DNA復(fù)制過程,德國MB助力科研

更新時間:2023-08-04  |  點(diǎn)擊率:611

生物學(xué)實(shí)驗(yàn)中,常常需要將分子實(shí)驗(yàn)和細(xì)胞實(shí)驗(yàn)相結(jié)合,達(dá)到一定的實(shí)驗(yàn)?zāi)康?。在分子?shí)驗(yàn)過程中,需要控制“DNA污染"。德國MB公司的“PCR Clean",高效清除核酸污染。

 

在真核生物中,基因組DNA按層次緊密排列成染色質(zhì),核小體是其基本結(jié)構(gòu)單元。染色質(zhì)狀態(tài)由多種機(jī)制動態(tài)調(diào)節(jié),以精確調(diào)控基因表達(dá)程序。其中,組蛋白翻譯后修飾(hPTMs)是轉(zhuǎn)錄調(diào)控中最重要的表觀遺傳因子之一。在DNA復(fù)制過程中,親本組蛋白以及新合成的未修飾組蛋白沉積在子DNA分子上,導(dǎo)致hPTMs至少稀釋兩倍。為了維持細(xì)胞的特性,組蛋白修飾應(yīng)該在下一個S期之前精確地恢復(fù)。定量質(zhì)譜研究證實(shí)了PTM對舊組蛋白的回收利用,這是hPTMs修復(fù)的基石。

 

此外,利用標(biāo)記復(fù)制DNA結(jié)合下一代測序(NGS)方法進(jìn)行的細(xì)致研究表明,組蛋白修飾(如H3K4me3、H3K36me3H3K27me3、H3K79me3)在DNA復(fù)制后大部分保留在子鏈上。組蛋白PTM水平的恢復(fù)不是同步的,而是表現(xiàn)出標(biāo)記和位點(diǎn)特異性的動力學(xué)。

 

最近的研究利用CRISPR-biotin化系統(tǒng)追蹤親代組蛋白沉積,發(fā)現(xiàn)在DNA復(fù)制過程中,只有位于抑制染色質(zhì)結(jié)構(gòu)域的親代組蛋白才能大量遺傳。人們普遍認(rèn)為親本H3-H4作為一個完整的四聚體被循環(huán)利用,這表明H3/H4上的相關(guān)修飾可能是遺傳的。除了H4K16的去乙?;暗难芯吭诮湍负透叩日婧松镏斜砻?,包括H3K9me3H3K27me3在內(nèi)的抑制性hPTMs可能具有表觀遺傳。H3K27me3作為兼性異染色質(zhì)的標(biāo)志,被多梳抑制復(fù)合體2PRC2)催化形成廣泛的抑制染色質(zhì)結(jié)構(gòu)域,在沉默發(fā)育和組織特異性基因中發(fā)揮重要作用。先前的研究表明,H3K27me3結(jié)構(gòu)域的建立/維持采用兩步機(jī)制。首先,JARID2MTF2穩(wěn)定地將PRC2招募到成核位點(diǎn)",形成H3K27me3的多梳狀病灶。其次,預(yù)先存在的H3K27me3EED的芳香籠識別,因此PRC2的酶活性被變構(gòu)激活,通過遠(yuǎn)程接觸有效地以順式或遠(yuǎn)順式方式傳播H3K27me3。除了H3K27me3遺傳的正反饋模型外,PRC2的催化活性還可以受到其他機(jī)制的調(diào)控,包括EZH1/EZH2和其他輔助蛋白的摻入、其核心亞基的自甲基化、不同的組蛋白修飾、RNADNA序列以及高階染色質(zhì)結(jié)構(gòu)。

 

連接體組蛋白H1是一種重要的染色質(zhì)調(diào)節(jié)因子,它將核小體陣列壓縮成30納米的染色質(zhì)纖維。一些研究表明,連接蛋白H1在異染色質(zhì)狀態(tài)的建立/維持中起著重要作用。與這一假設(shè)一致,敲除H1c/d/e導(dǎo)致小鼠胚胎干細(xì)胞(mESCs)H2AK119ub1H3K27me3的顯著減少,并重新編程淋巴細(xì)胞的表觀遺傳狀態(tài)。低溫電子顯微鏡(cro - em)顯示,H1致密的染色質(zhì)結(jié)構(gòu)為左旋雙螺旋構(gòu)象,以四核小體為結(jié)構(gòu)單元,由第N(N+2)th核小體的成對相互作用穩(wěn)定。有趣的是,核小體-核小體配對機(jī)制在RYBP/yaf2-PRC1介導(dǎo)的H2AK119ub1的增殖中通過拉近相鄰核小體發(fā)揮重要作用。

 

因此,研究人員想知道在細(xì)胞更新過程中是否有類似的染色質(zhì)壓縮/核小體配對機(jī)制是H1依賴性H3K27me3的建立/恢復(fù)的基礎(chǔ)。在這項(xiàng)研究中,研究人員使用定量ChOR-seq系統(tǒng)地研究了DNA復(fù)制后H3K27me3的恢復(fù)動力學(xué)特征。研究人員還在體內(nèi)和體外研究了H1介導(dǎo)的染色質(zhì)壓實(shí)對H3K27me3的繁殖和恢復(fù)的影響。

 

研究結(jié)果強(qiáng)烈提示,H1介導(dǎo)的染色質(zhì)壓實(shí)促進(jìn)了H3K27me3在新合成的染色質(zhì)上的時空恢復(fù),這可能在細(xì)胞命運(yùn)的決定和維持中發(fā)揮重要作用。


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