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组蛋白H1通过染色质压实促进DNA复制过程,德国MB助力科研

更新时间:2023-08-04  |  点击率:318

生物学实验中,常常需要将分子实验和细胞实验相结合,达到一定的实验目的。在分子实验过程中,需要控制“DNA污染"。德国MB公司的“PCR Clean",高效清除核酸污染。

 

在真核生物中,基因组DNA按层次紧密排列成染色质,核小体是其基本结构单元。染色质状态由多种机制动态调节,以精确调控基因表达程序。其中,组蛋白翻译后修饰(hPTMs)是转录调控中最重要的表观遗传因子之一。在DNA复制过程中,亲本组蛋白以及新合成的未修饰组蛋白沉积在子DNA分子上,导致hPTMs至少稀释两倍。为了维持细胞的特性,组蛋白修饰应该在下一个S期之前精确地恢复。定量质谱研究证实了PTM对旧组蛋白的回收利用,这是hPTMs修复的基石。

 

此外,利用标记复制DNA结合下一代测序(NGS)方法进行的细致研究表明,组蛋白修饰(如H3K4me3H3K36me3H3K27me3H3K79me3)在DNA复制后大部分保留在子链上。组蛋白PTM水平的恢复不是同步的,而是表现出标记和位点特异性的动力学。

 

最近的研究利用CRISPR-biotin化系统追踪亲代组蛋白沉积,发现在DNA复制过程中,只有位于抑制染色质结构域的亲代组蛋白才能大量遗传。人们普遍认为亲本H3-H4作为一个完整的四聚体被循环利用,这表明H3/H4上的相关修饰可能是遗传的。除了H4K16的去乙酰化,之前的研究在酵母和高等真核生物中表明,包括H3K9me3H3K27me3在内的抑制性hPTMs可能具有表观遗传。H3K27me3作为兼性异染色质的标志,被多梳抑制复合体2PRC2)催化形成广泛的抑制染色质结构域,在沉默发育和组织特异性基因中发挥重要作用。先前的研究表明,H3K27me3结构域的建立/维持采用两步机制。首先,JARID2MTF2稳定地将PRC2招募到成核位点",形成H3K27me3的多梳状病灶。其次,预先存在的H3K27me3EED的芳香笼识别,因此PRC2的酶活性被变构激活,通过远程接触有效地以顺式或远顺式方式传播H3K27me3。除了H3K27me3遗传的正反馈模型外,PRC2的催化活性还可以受到其他机制的调控,包括EZH1/EZH2和其他辅助蛋白的掺入、其核心亚基的自甲基化、不同的组蛋白修饰、RNADNA序列以及高阶染色质结构。

 

连接体组蛋白H1是一种重要的染色质调节因子,它将核小体阵列压缩成30纳米的染色质纤维。一些研究表明,连接蛋白H1在异染色质状态的建立/维持中起着重要作用。与这一假设一致,敲除H1c/d/e导致小鼠胚胎干细胞(mESCs)H2AK119ub1H3K27me3的显著减少,并重新编程淋巴细胞的表观遗传状态。低温电子显微镜(cro - em)显示,H1致密的染色质结构为左旋双螺旋构象,以四核小体为结构单元,由第N(N+2)th核小体的成对相互作用稳定。有趣的是,核小体-核小体配对机制在RYBP/yaf2-PRC1介导的H2AK119ub1的增殖中通过拉近相邻核小体发挥重要作用。

 

因此,研究人员想知道在细胞更新过程中是否有类似的染色质压缩/核小体配对机制是H1依赖性H3K27me3的建立/恢复的基础。在这项研究中,研究人员使用定量ChOR-seq系统地研究了DNA复制后H3K27me3的恢复动力学特征。研究人员还在体内和体外研究了H1介导的染色质压实对H3K27me3的繁殖和恢复的影响。

 

研究结果强烈提示,H1介导的染色质压实促进了H3K27me3在新合成的染色质上的时空恢复,这可能在细胞命运的决定和维持中发挥重要作用。