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朱冰课题组发表蛋白在DNA复制后的回收和参与因子研究

日期:2023-03-13  浏览次数:7843

来源:中国科学杂志社

组蛋白承载着重要的表观遗传信息,DNA复制后表观遗传信息的重建对于维持细胞命运有着重要的意义。因此理解亲本组蛋白在复制后如何被回收置入染色质有助于解析细胞命运维持的机制。

近日,中国科学院生物物理研究所朱冰研究员团队在Science China Life Sciences发表题为The patterns and participants of parental histone recycling during DNA replication in Saccharomyces cerevisiae” 的研究论文,报道了该团队对DNA复制后亲本组蛋白的回收范式和调控因子的研究。该研究以酿酒酵母为实验体系,发现亲本组蛋白在DNA复制后能相对准确地回到其原来的位置,但在不同状态的染色质位点有着不同的亲本组蛋白回收效率。通过对酿酒酵母突变株的研究,发现Mcm2, Dpb3, Asf1和FACT复合体都参与对亲本组蛋白的回收。

该研究利用LacI蛋白对LacO序列的特异性结合,将与LacI融合表达的哺乳动物H3K9me2甲基转移酶G9a带到LacO位点,使邻近LacO位点的组蛋白带上H3K9me2标记。随后利用ChIP-seq技术对带有H3K9me2标记的组蛋白进行定位,通过比较带有H3K9me2标记的组蛋白在DNA复制前后在基因组上的位置和丰度信息,发现亲本组蛋白回收的精确性相当高,不同的染色质位点亲本组蛋白在DNA复制后均能准确地回到其原来的位置,但不同的染色质亲本组蛋白回收率不同,常异染色质边界区的亲本组蛋白回收率较高,非转录区次之,转录活跃区较低。随后对可能参与亲本组蛋白回收的相关因子进行了研究,发现单独截短Mcm2亲本组蛋白回收率上升,单独敲除Dpb3亲本组蛋白回收率有小幅度下降,而同时截断Mcm2和敲除Dpb3回收率明显降低,证明Mcm2和Dpb3均能帮助回收亲本组蛋白但作用效率不同;敲除Asf1能降低亲本组蛋白回收率,说明Asf1能帮助回收亲本组蛋白;对FACT复合体中的spt16进行突变不但会影响亲本组蛋白的回收,同时还会影响核小体的稳定性,证明FACT复合物对维持染色质上的表观遗传信息稳定的重要性。该研究对进一步理解亲本组蛋白的回收,染色质状态在复制后的重建以及表观遗传信息的继承具有启发意义。


图1 哺乳动物g9acd介导的H3K9me2位点特异性组蛋白H3标记

中国科学院生物物理研究所单中青博士、张彦博士为文章共同第一作者,朱冰研究员熊俊副研究员为共同通讯作者。
文章链接:https://doi.org/10.1007/s11427-022-2267-6