Cell:組蛋白變體H2A.Z的相關作用機制解析

2021-01-11 生物谷

來自美國國立衛生院癌症研究所(NCI)的研究人員解析了一種重要的組蛋白變體:H2A.Z的相關作用機制,從而為進一步解析基因表達啟動子調控提供了新的依據。領導這一研究的是美國國家科學院院士,華人科學家吳以仲。

染色質結構的基本重複單元:核小體是由組蛋白八聚體 (由4種核心組蛋白H2A、H2B、H3和H4的各兩個單體構成) 以及纏繞在其上的DNA序列構成的。組蛋白變體是相對於染色體中的常規組蛋白而言的,是特殊狀態的染色體所需的組蛋白類型。處於不同狀態的染色體需要相應的組蛋白變體維持特定的結構,以完成其生物學功能。

組蛋白H2A的變體H2A.Z就是一種普遍存在於真核生物細胞中,在基因的表達過程中發揮著重要作用的組蛋白,這種蛋白參與了基因表達的啟動過程,通過SWR1複合結構調控基因表達。

在這篇文章中,研究人員發現酵母中啟動子近端的核小體H2A.Z存在不同的形式,包含有1個,2個或者沒有H2A.Z。並且通過進一步的實驗,研究人員也發現了SWR1在H2A.Z,H2A.Z-H2B等替換過程中的催化作用,這些研究為進一步解析基因表達啟動子調控提供了新的依據。(生物谷Bioon.com)

生物谷推薦原文出處:

Cell   doi :10.1016/j.cell.2010.10.019

Stepwise Histone Replacement by SWR1 Requires Dual Activation with Histone H2A.Z and Canonical Nucleosome

Highlights

Nucleosomes at yeast promoters are heterogeneous for H2A and H2A.Z histones

SWR1 generates homotypic H2A.Z nucleosomes in a stepwise, unidirectional manner

H2A-containing nucleosome and H2A.Z-H2B dimer together hyperstimulate the SWR1 ATPase

These substrates also specifically activate histone replacement by SWR1

Summary

Histone variant H2A.Z-containing nucleosomes are incorporated at most eukaryotic promoters. This incorporation is mediated by the conserved SWR1 complex, which replaces histone H2A in canonical nucleosomes with H2A.Z in an ATP-dependent manner. Here, we show that promoter-proximal nucleosomes are highly heterogeneous for H2A.Z in Saccharomyces cerevisiae, with substantial representation of nucleosomes containing one, two, or zero H2A.Z molecules. SWR1-catalyzed H2A.Z replacement in vitro occurs in a stepwise and unidirectional fashion, one H2A.Z-H2B dimer at a time, producing heterotypic nucleosomes as intermediates and homotypic H2A.Z nucleosomes as end products. The ATPase activity of SWR1 is specifically stimulated by H2A-containing nucleosomes without ensuing histone H2A eviction. Remarkably, further addition of free H2A.Z-H2B dimer leads to hyperstimulation of ATPase activity, eviction of nucleosomal H2A-H2B, and deposition of H2A.Z-H2B. These results suggest that the combination of H2A-containing nucleosome and free H2A.Z-H2B dimer acting as both effector and substrate for SWR1 governs the specificity and outcome of the replacement reaction.

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