|
2024/05/20 带乙酰化突变型组蛋白H4的核酸酶动态分析 前岛研究室基因组动力学研究室 黑川研究室基因组进化研究室 比较基因组分析研究室 behaviors of nucleosomes with mutant histone h4s in eu chromatic domains of living human cells . Adilgazy Semeigazin、Shiori Iida、Katsuhiko Minami、Sachiko Tamura、Satoru Ide、Koichi Higashi、Atsushi Toyoda A、Ken Kurokawa *责任作者 histo chemistry and cell biology 2024 may 14 doi:10.1007/s 00418-024-02293-x DNA是带负电的聚合物，缠绕在带正电的核心组蛋白八聚体上，形成核小体。 核心组蛋白八聚体由组蛋白h2a H2 bh3h 4各两个、共计8个蛋白质构成。 每个组蛋白的末端都有一个叫做“尾部”的部分，它没有特定的结构，受到各种化学修饰。 因为组蛋白H2A有两条尾部，所以一个核小体总共有10条组蛋白尾部。 组蛋白尾的许多赖氨酸残基被乙酰化后，其正电荷被中和，与DNA和相邻核小体的结合减弱，核小体之间的相互作用消失。
特别是，已知组蛋白H4尾上特定赖氨酸残基的乙酰化会在试管内戏剧性地改变染色质的结构，但在活细胞内，到目前为止，特定赖氨酸残基的乙酰化如何影响具有该乙酰化的核苷酸的动态还不清楚。此次，由信息系统研究机构国立遗传学研究所基因组动力学研究室的Semeigazin Adilgazy总研研究生(国费外国留学生)、饭田史织总研研究生(原SOKENDAI特别研究员、学振特别研究员DC2 )、南克彦总研研究生(原SOKENDAI特别研究员、学振特别研究员) 田村佐知子技术人员、井手圣原助教(东京都医学综合研究所研究员)、前岛一博教授小组、基因组进化研究室东光一助教小组、黑川显教授小组、比较基因组分析研究室丰田敦特任教授小组对组蛋白H4尾乙酰化的赖氨酸残基进行脱乙酰 结果表明，含有突变体的核小体嵌入染色质结构域(团块)，因此移动不会随变异而变化(如图)。 本研究将野生型( wt )或变异型组蛋白H4(H4K16点变异、H4K 5、8、12、16四重变异体、尾部缺失)与HaloTag融合，在HeLa细胞中进行了异位表达。 野生型及H4-Halo变异型，局部存在于染色质中。 另外，wtH4-Halo核小体的基因组区域与染色质的Hi-C接触域相对应。 利用单分子核小体成像(视频)，发现任何一种模仿H4脱乙酰化或乙酰化的H4变异都不会改变包含该变异的核小体的平均移动。 可能是因为含有突变体的核小体被埋没在存在许多野生型的染色质域(团块)中(如图所示)。 有趣的是，将H4的4个赖氨酸置换为精氨酸的变异型H4很少被核酸酶摄取，大部分在核内自由扩散(如图和视频)。 此外，缺失尾部的突变型H4不仅被染色质吸收，还被杂合染色质吸收(如图)。 本研究表明，为了理解活细胞中化学修饰状态不同的各个核苷酸的行为，单分子核苷酸显像是有效的。 今年正值Robert Feulgen发现DNA染色法100周年。 本文刊登在美国Histochemistry and Cell Biology杂志的特刊《the cennial of the Feulgen reaction–imaging the genome》上以纪念这一点。 本研究由日本学术振兴会( JSPS )科研经费( 24h 00061、21h 02453、23k 17398、22h 05606、21h 02535、23KJ0998、23KJ0998 )、学术变革领域a“基因组模态”(基因) 基因组分析是作为先进基因组支援( 22H04925(PAGS ) )的一环进行的。 图: ( a )异位表达的野生型wtH4-Halo定位于染色质接触域，通过H4尾与邻近的核小体相互作用。 ( b ) H4尾上变异( H4K16点变异型、H4尾赖氨酸四重变异型H4Q、H4A-quad )，对局部核酸酶的运动无影响。 这是因为含有突变体的核小体嵌入在凝结的染色质域中。 即使H4 -尾上的变异干扰了与邻近核苷酸的相互作用，包括周围内源(野生型) H4在内的许多核苷酸体仍可保持与包括突变体在内的核苷酸体的接触。 结果显示，包括突变体在内的核小体的运动没有发生变化。 ( c )脱乙酰化模仿型的H4四重突变型H4R-quad很少被核酸酶摄取，大部分可以自由扩散(见视频)。 但是，摄取的东西显示出与wtH4-Halo同样的动作。 ( d ) H4尾缺失突变体( H4Δ1-19 )被染色质和杂染色质两者整合。 含有H4Δ1-19的核酸酶的平均运动小于主要定位于染色质的wtH4-Halo的平均运动。 |
|
|
