推薦一篇發(fā)表在Molecular Cell上的文章，文章標(biāo)題是“Nucleosomal asymmetry shapes histone mark binding and promotes poising at bivalent domains”。本文通訊作者是來(lái)自愛(ài)丁堡大學(xué)的Philipp Voigt教授，其課題組致力于探索發(fā)育過(guò)程中的基因調(diào)控的分子機(jī)制。本文中，作者通過(guò)結(jié)合定量蛋白質(zhì)組學(xué)與細(xì)胞生物學(xué)等技術(shù)，成功鑒定了核小體中組蛋白上的不對(duì)稱甲基化修飾對(duì)修飾結(jié)合蛋白功能的調(diào)控作用，并揭示了下游基因抑制性穩(wěn)態(tài)的分子機(jī)制。
核小體是染色質(zhì)的基本結(jié)構(gòu)單元，每個(gè)核小體由兩分子的H2A，H2B，H3和H4組成的八聚體及其DNA分子組合而成。組蛋白修飾是轉(zhuǎn)錄和其他染色質(zhì)模板化過(guò)程中的關(guān)鍵調(diào)節(jié)因子，其可以通過(guò)改變組蛋白相互作用的方式，來(lái)影響染色質(zhì)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)細(xì)胞生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程的調(diào)控。此前，大量的研究指出了組蛋白上不同位點(diǎn)的甲基化修飾，及其生物學(xué)功能。然而，目前尚不清楚核小體中的不對(duì)稱性是否對(duì)此過(guò)程有所貢獻(xiàn)。為了解決這一問(wèn)題，本文中，作者對(duì)含有不同甲基化組蛋白H3的不對(duì)稱核小體的生物學(xué)功能進(jìn)行了探索。首先，他們分別表達(dá)了帶有His標(biāo)簽或者Strep標(biāo)簽的H3蛋白，并通過(guò)天然化學(xué)連接的方式，將帶有H3K4me3和H3K27me3修飾的肽段分別連接上去。由此，在體外進(jìn)行核小體組裝后，依次通過(guò)His標(biāo)簽和Strep標(biāo)簽的純化，研究者即可實(shí)現(xiàn)含有H3K4me3和H3K27me3不對(duì)稱修飾的重組核小體的構(gòu)建。通過(guò)與小鼠胚胎干細(xì)胞細(xì)胞核提取物進(jìn)行共孵育，并將其中富集得到的相互作用蛋白進(jìn)行定量蛋白質(zhì)組學(xué)檢測(cè)，他們成功鑒定到了一系列存在相互作用變化的蛋白，指導(dǎo)后續(xù)研究。
結(jié)果顯示，含有H3K4me3或H3K27me3的對(duì)稱核小體可以有效富集出與此前報(bào)道一致的調(diào)控因子，而這些調(diào)控因子的信號(hào)在含有單個(gè)H3K4me3或H3K27me3修飾的核小體相互作用組中顯著降低了。這說(shuō)明，很多核小體相互作用的維持，需要兩個(gè)或兩個(gè)以上的翻譯后修飾共同維持，即，確實(shí)存在二價(jià)相互作用。隨后，進(jìn)一步與不對(duì)稱核小體進(jìn)行比較，他們發(fā)現(xiàn)，含有H3K4me3和H3K27me3的不對(duì)稱核小體具有與分別含有H3K4me3或H3K27me3的對(duì)稱核小體截然不同的相互作用組。后續(xù)生化驗(yàn)證結(jié)果顯示，包括KAT6B在內(nèi)的幾種蛋白在不對(duì)稱核小體中的富集。通過(guò)ChIP-seq等策略，他們發(fā)現(xiàn)，在基因組中，這樣的不對(duì)稱核小體確實(shí)可以有效富集KAT6B，并將KAT6B招募到發(fā)育基因啟動(dòng)子附近。后續(xù)結(jié)果顯示，KAT6B中的MYST對(duì)此相互作用具有重要貢獻(xiàn)，并且此時(shí)KAT6B能夠有效平衡二價(jià)啟動(dòng)子，實(shí)現(xiàn)對(duì)二價(jià)基因表達(dá)的調(diào)控。綜上，作者通過(guò)定量蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)，成功揭示了含有H3K4me3和H3K27me3的不對(duì)稱核小體的獨(dú)特的相互作用組。后續(xù)通過(guò)細(xì)胞生物學(xué)等技術(shù)，成功揭示了其中的核心相互作用蛋白KAT6B作為二價(jià)調(diào)控因子的重要作用。這一機(jī)制的揭示為核小體的不對(duì)稱性和多價(jià)性調(diào)控機(jī)制提供了重要理解和數(shù)據(jù)支持，具有重要作用。https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1097276524009973原文引用：DOI：10.1016/j.molcel.2024.12.002
