H1組蛋白可控制表觀遺傳景觀

2020-12-14 科學網

H1組蛋白可控制表觀遺傳景觀

作者:

小柯機器人

發布時間:2020/12/12 19:23:24

美國阿爾伯特·愛因斯坦醫學院Arthur I. Skoultchi研究組取得最新進展。他們提出H1組蛋白通過局部染色質壓縮控制表觀遺傳景觀。這一研究成果發表在2020年12月9日出版的國際學術期刊《自然》雜誌上。

他們顯示H1的局部密度通過促進基因組壓縮來控制阻抑和活躍染色質域的平衡。他們構建了條件性H1基因三敲小鼠品系,並在造血細胞中敲除了H1。T細胞中H1的敲除導致T細胞活化基因的抑制,該過程模仿正常的T細胞活化。正常和H1敲除的CD8 + T細胞中染色質結構的比較表明,H1介導的染色質壓縮主要發生在基因組中的H1水平高於平均水平區域:染色體構象捕獲(Hi-C)B區和用PRC2標記Hi-C A區。

H1化學計量的降低導致H3K27甲基化減少,H3K36甲基化增加,B至A隔室移位以及隔室之間的相互作用頻率增加。在體外,H1促進PRC2介導的H3K27甲基化並抑制NSD2介導的H3K36甲基化。從機理上講,H1通過促進染色質底物的物理壓縮來介導這些相反的作用。他們的結果通過局部控制染色質緊實度、3D基因組組織和表觀遺傳景觀,將H1確立為基因沉默的關鍵調節因子。

研究人員表示,H1接頭組蛋白是最豐富的染色質結合蛋白。體外研究表明,它們與染色質的結合決定了核小體的間隔,並使核小體的陣列摺疊成更緊湊的染色質結構。然而,人們對H1在體內的作用了解甚少。

附:英文原文

Title: H1 histones control the epigenetic landscape by local chromatin compaction

Author: Michael A. Willcockson, Sean E. Healton, Cary N. Weiss, Boris A. Bartholdy, Yair Botbol, Laxmi N. Mishra, Dhruv S. Sidhwani, Tommy J. Wilson, Hugo B. Pinto, Maxim I. Maron, Karin A. Skalina, Laura Norwood Toro, Jie Zhao, Chul-Hwan Lee, Harry Hou, Nevin Yusufova, Cem Meydan, Adewola Osunsade, Yael David, Ethel Cesarman, Ari M. Melnick, Simone Sidoli, Benjamin A. Garcia, Winfried Edelmann, Fernando Macian, Arthur I. Skoultchi

Issue&Volume: 2020-12-09

Abstract: H1 linker histones are the most abundant chromatin-binding proteins1. In vitro studies indicate that their association with chromatin determines nucleosome spacing and enables arrays of nucleosomes to fold into more compact chromatin structures. However, the in vivo roles of H1 are poorly understood2. Here we show that the local density of H1 controls the balance of repressive and active chromatin domains by promoting genomic compaction. We generated a conditional triple-H1-knockout mouse strain and depleted H1 in haematopoietic cells. H1 depletion in T cells leads to de-repression of T cell activation genes, a process that mimics normal T cell activation. Comparison of chromatin structure in normal and H1-depleted CD8+ T cells reveals that H1-mediated chromatin compaction occurs primarily in regions of the genome containing higher than average levels of H1: the chromosome conformation capture (Hi-C) B compartment and regions of the Hi-C A compartment marked by PRC2. Reduction of H1 stoichiometry leads to decreased H3K27 methylation, increased H3K36 methylation, B-to-A-compartment shifting and an increase in interaction frequency between compartments. In vitro, H1 promotes PRC2-mediated H3K27 methylation and inhibits NSD2-mediated H3K36 methylation. Mechanistically, H1 mediates these opposite effects by promoting physical compaction of the chromatin substrate. Our results establish H1 as a critical regulator of gene silencing through localized control of chromatin compaction, 3D genome organization and the epigenetic landscape.

DOI: 10.1038/s41586-020-3032-z

Source: https://www.nature.com/articles/s41586-020-3032-z

相關焦點

  • 科學家闡明組蛋白H1缺失產生淋巴瘤的機制
    科學家闡明組蛋白H1缺失產生淋巴瘤的機制 作者:小柯機器人 發布時間:2020/12/11 16:59:14 美國威爾康奈爾醫學院Ari M.
  • Nature背靠背|組蛋白H1調控染色質結構
    撰文 | 小柚責編 | 兮核小體是真核生物染色質的基本結構單元,由DNA和組蛋白組成,大約147bp的DNA纏繞在核心組蛋白H2A,H2B,H3和H4組成的八聚體上。Skoultchi教授的研究題為「H1 histones control the epigenetic landscape by local chromatin compaction」,該研究發現組蛋白H1通過調控染色質結構來影響表觀遺傳修飾H3K27me3和H3K36me2的豐度,從而影響基因表達的機制。
  • 原子尺度上的追逐|專訪李海濤:破譯表觀修飾密碼
    從分子識別角度看,轉錄因子對特定DNA序列的識別並不比表觀因子對表觀遺傳景觀的識別更優越,進而更具主導性。鑑於固有的可逆調節性和多價性,表觀遺傳景觀的建立和識別所能提供的調控層次和潛能或許更高,對於複雜的多細胞生物,如我們人類的細胞命運決定,表觀因素或許更具主導性意義。實際上,爭議並不是阻礙一門學科向前發展的主要因素。
  • 李海濤組首次報導組蛋白苯甲醯化閱讀器並闡釋分子識別機制
    組蛋白修飾攜帶著關鍵表觀遺傳信息,該信息的解碼過程往往依賴於「閱讀器」(reader)蛋白對修飾的正確解讀。組蛋白苯甲醯化修飾(Kbz)是新近鑑定的一類賴氨酸醯基化修飾類型,其廣泛分布於組蛋白的柔性尾巴並調控基因轉錄【1】。
  • 【學術前沿】李海濤組首次報導組蛋白苯甲醯化閱讀器並闡釋分子...
    組蛋白修飾攜帶著關鍵表觀遺傳信息,該信息的解碼過程往往依賴於「閱讀器」(reader)蛋白對修飾的正確解讀。組蛋白苯甲醯化修飾(Kbz)是新近鑑定的一類賴氨酸醯基化修飾類型,其廣泛分布於組蛋白的柔性尾巴並調控基因轉錄【1】。
  • 學會表觀遺傳很重要
    這還要從「表觀遺傳」說起。什麼是表觀遺傳?我們知道DNA負責儲存遺傳信息,影響著人類的性狀表達。除了一些特殊情況的變異,人的DNA在一生中都不會發生改變。但為什麼DNA不變,人卻會有變化?環境的刺激為何會造成不同的表觀形態?
  • 異染色質介導的表觀基因沉默可導致真菌耐藥
    異染色質介導的表觀基因沉默可導致真菌耐藥 作者:小柯機器人 發布時間:2020/9/11 14:18:29 英國愛丁堡大學Robin C. Allshire小組發現,異染色質介導的表觀基因沉默可導致真菌耐藥。
  • 首次發現表觀遺傳變化也可導致真菌產生抗藥性
    在一項新的研究中,來自英國愛丁堡大學的研究人員發現真菌可以在不改變它們的DNA---它們的遺傳密碼---的情形下產生抗藥性。相關研究結果發表在2020年9月17日的Nature期刊上,論文標題為「Epigenetic gene silencing by heterochromatin primes fungal resistance」。
  • 組蛋白修飾酶及其相關染色質修飾在轉錄調控中的作用
    組蛋白修飾酶及其相關染色質修飾在轉錄調控中的作用 作者:小柯機器人 發布時間:2020/12/2 21:26:23 美國西北大學Ali Shilatifard等研究人員重新評估了組蛋白修飾酶及其相關染色質修飾在轉錄調控中的作用
  • 解碼生命:從多視角看生命|遺傳|人類基因組計劃|解碼生命|基因組|...
    >16.3.4 結論與展望 32316.4 新興組學技術的交叉融合 32416.4.1 細胞組學 32416.4.2 影像基因組學 32616.4.3 免疫組學 32816.5 主要組學間的協同作用 32916.5.1 DNA和組蛋白甲基化的協同作用 32916.5.2 微生物-宿主間的協同作用
  • 西達本胺瀰漫大B細胞淋巴瘤III期臨床試驗 完成首例受試者入組
    深圳2020年5月22日 /美通社/ -- 深圳微芯生物科技股份有限公司宣布,西達本胺針對瀰漫大B細胞淋巴瘤(DLBCL)關鍵性III期臨床試驗(DEB研究)於2020年5月21日完成首例受試者入組,分別在北京腫瘤醫院、上海交通大學醫學院附屬瑞金醫院各完成1例受試者隨機入組。
  • Nature|繪製大腸桿菌的功能性蛋白質組景觀
    每一個突變體生長至指數階段,加熱至10個不同溫度以誘導蛋白質變性,隨後在每個溫度下進行細胞裂解並收集可溶性蛋白質部分,產生的蛋白樣品通過串聯質譜和定量蛋白質組學進行測定分析。在這個過程中作者建立了蛋白質豐度和熱穩定性變化的綜合數據集,鑑定出近70%的蛋白質在至少一次擾動中發生改變,且豐度和熱穩定性基本上是正交的。
  • 中國研發診斷工具可更靈敏地檢測SARS-CoV-2感染
    論文精選1一種基於CRISPR-Cas12a的特異增強技術,可更靈敏地檢測SARS-CoV-2感染由嚴重急性呼吸症候群冠狀病毒2型(SARS-CoV-2)引起的新冠肺炎,已經造成全球性大流行。4綜合多組學研究揭示了人類後代輔助生殖技術的表觀遺傳學風險輔助生殖技術(assisted reproductive technologies,ART)會引起後代表觀遺傳異常。以往研究主要集中在ART對少量基因或重複元件的表觀遺傳影響。
  • Nature:我國科學家揭示組蛋白變體H2A.Z調節DNA複製起點機制
    2020年1月4日訊/生物谷BIOON/---DNA複製是一種受到嚴格控制的過程,這可確保在細胞增殖過程中基因組的精確複製。複製起點(replication origin)決定了基因組複製的起始位置,並調節了整個基因組複製程序。人類基因組包含成千上萬個的複製起點。但是,每個細胞周期僅使用其中的10%。那麼如何選擇複製起點呢?
  • Epizyme表觀遺傳學首創EZH2抑制劑tazemeto...
    2020年01月09日訊 /生物谷BIOON/ --Epizyme是一家臨床階段的美國生物製藥公司,致力於開發創新性的表觀遺傳學藥物來改寫癌症及其他嚴重疾病的治療。tazemetostat是一種口服、首創的(first-in-class)EZH2抑制劑,該藥是一種表觀遺傳學藥物,目前正被開發用於一系列癌症和治療環境。目前,FL仍然是一種毀滅性的不治之症。
  • 組蛋白前體mRNA加工失調導致cGAS誘導產生I型幹擾素
    組蛋白前體mRNA加工失調導致cGAS誘導產生I型幹擾素 作者:小柯機器人 發布時間:2020/11/25 16:29:48 英國愛丁堡大學Yanick J.
  • 迄今最大規模阿爾茨海默病蛋白組學數據!《自然-醫學》發表重要...
    科學家們展開了迄今為止最大規模的AD蛋白質組學研究,以確定在這種疾病中起作用的蛋白質和生物學過程。這份研究數據,將為AD治療提供新的藥物開發靶點,也為及早發現AD提供檢測和診斷可用的生物標記物。根據以往對AD的理解,有不少療法集中於兩種蛋白,即病理性聚集在大腦中的β澱粉樣蛋白和tau蛋白。令人遺憾的是,這類在研療法的臨床試驗屢遭失敗,尚未能給廣大患者帶來有效幫助。 這讓科研人員們開始重新審視,還有哪些其他蛋白質在AD中起作用?它們是否可以提供新的藥物靶點?此次大規模蛋白質組學研究正可以為這些問題提供答案。