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背景 DNA复制过程中，DNA双链解开、分别复制产生新的DNA双链。在这个过程中DNA复制复合体处于不稳定状态；这些不稳定的结构、新合成的DNA链以及复制叉都容易被降解。SETD1A能够通过调节组蛋白甲基化稳定新产生的DNA。SETD1A敲除会导致细胞对复制stress敏感，复制叉降解。研究者指出这一功能是通过甲基化复制叉处的组蛋白H3K4实现的。H3K4的甲基化能够促进FANCD2的组蛋白伴侣作用；而H3K4去甲基化的缺失、或者FANCD2突变都会导致RAD51介导的nucleofilament不稳定和复制叉的降解。这个工作将表观遗传调节蛋白、组蛋白修饰与基因组稳定性联系起来。 备注： Fanconi anemia (FA)，通过HR途径保护复制叉处新生DNA链的稳定；包括RAD51 (FANCR), FANCD2, BRCA1 (FANCS)和BRCA2 (FANCD1)。 DNA interstrand crosslinks (ICLs)：DNA复制过程中出现股间交联，会导致DNA复制异常、影响后代细胞存活；mitomycin C （MMC）即丝裂霉素C、和hydroxyurea（HU）能够诱导ICLs。 1：SETD1A结合BODL1，影响基因组稳定性 SETD1A与复制叉相关蛋白BOD1L存在蛋白水平上的相互作用（Fig.1A）。敲除BOD1L和SETD1A都会增强细胞对MMC的敏感性（Fig.1B-C）；产生更多的染色体损伤、和微核结构（Fig.1D-F），说明可能影响了基因组和复制稳定性。
Figure 1 2：SETD1A-BOD1L复合物稳定RAD51，进而保护新生DNA WB和IF都显示，BOD1L和SETD1A分别缺失都会导致降解相关的RPA2-P-S4/8水平上升（Fig.1G, 2A-B）；于此同时保护作用的RAD51则相应下降（Fig.2C-D）。而且以上变化在BOD1L和SETD1A同时缺失的细胞中仍旧保持水平一致，暗示了SETD1A和BOD1L可能在同一水平发挥作用（Fig.2B-G）。SETD1A的敲除还会导致复制叉上RAD51蛋白结合减少（Fig.2H）。 如图3A-B，SETD1A和BOD1L缺失都会直接导致HU处理下新合成的DNA降解增多；BRCA2缺失也会造成这一现象（Fig.3D），但是BRCA2的缺失会被KMT2C/D水平降低回复，而SETD1A的缺失却与KMT2C/D无关（Fig.3E-F）。
Figure 2 Figure 3 3：SETD1A的保护作用依赖于其甲基化酶活 分别回补SETD1A全长（FL）、包含酶活区域（ΔRRM）、和酶活缺失区域（ΔSET），发现FL和ΔRRM都能够回补SETD1A缺失造成的敏感表型，包括基因组不稳定（Fig.4A）、RAD51缺失（Fig.4B-C）、和新生DNA不稳定等（Fig.4D），证明SETD1A的催化功能对以上过程是必要的。
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4：SETD1A催化复制叉出的组蛋白H3K4甲基化修饰 SETD1A/B以及BOD1/BOD1L的缺失都会导致H3K4me1水平降低（Fig.5A）；并且SETD1A突变能够直接影响新生DNA附近的H3K4me1（Fig.5B）。突变H3K4使之无法甲基化，也会影响复制进行（Fig.5D）；并且在H3K4突变基础上再敲低SETD1A，并不会产生更强的效应，提示其可能起到相同作用（Fig.5E）。更有趣的是，MMC和HU导致的RAD51增加，也能被H3K4突变抑制（Fig.5F-G），提示了H3K4me1可能是RAD51被招募和结合的关键。H3K4突变后细胞对MMC的敏感性增强，染色体损伤增加（Fig.5H-I）。 Figure 5 5：H3K4甲基化抑制CHD4介导的降解 已知CHD（chromodomain helicase DNA-binding）家族的蛋白CHD1和CHD4与H3K4甲基化相关联，并且与复制过程直接相关。研究者发现CHD4突变能够回复SETD1A突变导致的复制损伤（Fig.6C-D）。与此同时SETD1A催化的H3K4me1能够抑制CHD4在DNA复制处的水平，表现为SETD1A突变后CHD4上升（Fig.6E）。 Figure 6 6：H3K4me1控制FANCD2，在DNA复制中起到保护作用 FANCD2参与到HR过程中，在DNA复制过程中起到保护作用。同时突变SETD1A和FANCD2对复制过程没有叠加的影响（Fig.7A）；另外FANCD2和H3K4同时突变也不会产生更多的效果（Fig.7B），暗示SETD1A-H3K4me-FANCD2可能在同一过程中起作用。SETD1A、FANCD2以及H3K4的甲基化还能够影响复制过程中H3的移动（Fig.7C-D），H3K4突变后H3的移动也会受阻（Fig.7D）。分别向fancd2突变细胞中回补野生型以及不同突变的FANCD2，发现组蛋白结合功能异常的FANCD2 R305W，就不能回补复制异常（Fig.7E-F），意味着需要FANCD2的组蛋白结合功能才能实现。
Figure 7 总结 1：SETD1A通过催化H3K4的甲基化、帮助维持复制过程中的基因组稳定性 2：SETD1A催化的H3K4甲基化通过增强RAD51稳定性保护新合成的DNA 3：SETD1A催化H3K4甲基化增强FANCD2介导的组蛋白重塑过程 4：组蛋白能够稳定RAD51 nucleofilaments、抑制复制叉降解 本文来源： |
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