Cell:揭示組蛋白H3K9的分級甲基化可以在核被膜處對染色體臂進行定位

2020-12-05 生物谷

2012年9月2日 訊 /生物谷BIOON/ --近日，來自弗雷德裡希米歇爾生物醫學研究所的科學家闡明了組蛋白修飾可以導致細胞核周圍靜止基因的沉默，相關研究成果刊登在了近日的國際雜誌Cell上。文中，研究者揭示了至少在兩種水平上，組蛋白H3 9位賴氨酸的甲基化可以引發異染色質定位在核被膜處。

在細胞核中存在的有大量的DNA和RNA，主要來負責進行基因表達以及基因組的複製和修復，並且調節必要的生物過程。

在這項研究中，研究者發現SAM合成酶（S-腺苷甲硫氨酸合成酶）可以為賴氨酸甲基化作用提供萬能的供應需求，而且SAM（S-腺苷甲硫氨酸）對於細胞核染色質進行適當的空間分離也異常重要。當研究者幹擾SAM合成時，發現組蛋白的甲基化水平明顯下降，而且在異染色質中的沉默基因也會被激活。

假設組氨酸內部的特定賴氨酸的甲基化是異染色質沉默（heterochromatin sequestration）的主要信號，那麼研究者目前試圖研究哪種酶類可以從SAM上將甲基集團轉移至組蛋白殘基上。研究者Towbin識別出了兩種組蛋白甲基轉移酶類（HMTs），其可以連續性地產生在組蛋白H3位的三重賴氨酸的甲基化作用。

MET-2是哺乳動物SET DB1酶的同源物，其可以在特定殘基處沉澱甲基基團。當一種新型的HMT-SET-25可以堆積第三個甲基基團，就產生了H3K9me3，H3K9的每一種修飾形式都會提供一種信號來觸發修飾的核小體轉移至核外膜上。

研究者和其同事揭示了SET-25可以和異染色質共同來支撐H3K9的三重甲基化作用，SET-25可以在細胞核外部積累並且促進異染色質基因的抑制，而其抑制取決於單倍和雙重甲基化標記的積累，這也揭示了異染色質是以SET-25來進行靶位的。

研究者表示，儘管研究結果是在秀麗隱杆線蟲中觀察到的，但是哺乳動物也存在相同的蛋白質以及相同的細胞過程。（生物谷Bioon.com）

編譯自：The role of H3K9 in bringing order to the nucleus

Step-Wise Methylation of Histone H3K9 Positions Heterochromatin at the Nuclear Periphery

Benjamin D. Towbin1, 2, Cristina González-Aguilera3, Ragna Sack1, Dimos Gaidatzis1, Véronique Kalck1, Peter Meister1, 4, Peter Askjaer3 and Susan M. Gasser1, 2, ,

The factors that sequester transcriptionally repressed heterochromatin at the nuclear periphery are currently unknown. In a genome-wide RNAi screen, we found that depletion of S-adenosylmethionine (SAM) synthetase reduces histone methylation globally and causes derepression and release of heterochromatin from the nuclear periphery in Caenorhabditis elegans embryos. Analysis of histone methyltransferases (HMTs) showed that elimination of two HMTs, MET-2 and SET-25, mimics the loss of SAM synthetase, abrogating the perinuclear attachment of heterochromatic transgenes and of native chromosomal arms rich in histone H3 lysine 9 methylation. The two HMTs target H3K9 in a consecutive fashion: MET-2, a SETDB1 homolog, mediates mono- and dimethylation, and SET-25, a previously uncharacterized HMT, deposits H3K9me3. SET-25 colocalizes with its own product in perinuclear foci, in a manner dependent on H3K9me3, but not on its catalytic domain. This colocalization suggests an autonomous, self-reinforcing mechanism for the establishment and propagation of repeat-rich heterochromatin./P>

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