酿酒酵母几个组蛋白修饰间的因果组合关系分析

构建了酿酒酵母BY4741的四个组蛋白修饰位点突变菌株H3K14A、H3K9A、H4K5A和H4K12A,基于突变菌株的Western blot实验检测了组蛋白H3和H4的目的位点修饰程度。结果显示,四个变体的所有被研究修饰水平与对照菌株相比差异极显著。变体H3K14A和H4K5A之间的H3K9Ac修饰水平、H3K9A和H4K12A变体之间的H3K4me3修饰水平以及H3K9A和H4K12A之间的H3K36me3修饰水平差异显著。H3K14A和H4K5A之间的H4K12Ac修饰水平、H3K9A和H3K14A变体之间的H3K36me3修饰水平、H3K14A和H4K12A变体之间的H3K36me3修饰水平以及H3K9A和H4K5A变体之间的H3K79me3修饰水平差异不显著。实验结果证实的多个修饰之间的因果关系与前期网络预测吻合。     

双元载体提供组蛋白H3/H4拷贝1的elp3Δ菌株的构建

人Elongator是在转录中有功能的组蛋白乙酰转移酶(HAT)复合物,为研究其催化亚基Elp3功能,构建了酵母组蛋白H3/H4拷贝1的双元表达载体pRS316CFT,通过PCR介导的基因敲除,获酵母基因组H3/H4缺失由双元载体提供单拷贝H3/H4的elp3Δ菌株.敏感性实验表明该载体提供H3/H4可维持酵母正常生长.本工作为构建H3/H4乙酰化位点突变菌株,用功能互补在体内研究人Elp3 HAT活性功能奠定了基础.     

慢性铅暴露对海马神经元中组蛋白H3K4甲基化转移酶的影响

文章以原代海马神经元为模型,探讨慢性铅暴露对组蛋白H3K4甲基化转移酶Kmt2a(MLL1)的影响及潜在机制。将原代海马神经元细胞分为空白对照组和慢性铅暴露实验组。实验组在第3天加入5μmol/L的醋酸铅暴露至第14天。通过Western blot检测MLL1以及组蛋白H3K4的甲基化蛋白表达量,定量聚合酶链式反应(quantitative polymerase chain reiciton,Q-PCR)检测甲基化转移酶、去甲基化转移酶以及相关LncRNA的mRNA表达量。结果显示:铅暴露显著降低了MLL1蛋白的相对质量,且其mRNA的水平也显著降低,但是作为MLL1的下游H3K4me2和H3K4me3的蛋白相对质量并没有产生显著性变化。Q-PCR结果显示,与对照组相比,另一种亚型组蛋白H3K4甲基化转移酶Kmt2b的mRNA水平不变,同时H3K4去甲基化酶Kdm1a的mRNA表达量显著降低,而Kdm5a不变。另外,H3K4me3的下游基因Nrg1和Meis2的mRNA水平均显著降低,并且具有招募功能的4种LncRNA(Evx1as、Hoxb5/6as、Malat1、MIAT)的mRNA水平均显著上升。该研究结果表明,慢性铅暴露环境对于H3K4甲基化的蛋白总量并没有产生影响,但是影响了其在染色质中的分布,并且这一过程可能是受上游LncRNA的调控实现的。     

组蛋白H3K36位点甲基转移酶识别组蛋白底物的分子机制研究进展

组蛋白H3第36位赖氨酸的甲基化修饰在染色质上含量丰富,与活跃转录以及DNA损伤修复等重要生理过程相关．H3K36位点可以被一甲基化、二甲基化和三甲基化3种形式修饰,目前已知的负责组蛋白H3K36三甲基化修饰的人源蛋白是SETD2,负责组蛋白H3K36二甲基化修饰的酶包含NSD1、NSD2和NSD3和ASH1L共4名成员．这些H3K36甲基转移酶都具有非常特异的H3K36位点选择性,因此,对调控体内H3K36甲基化修饰的水平和分布十分重要．此外,它们的表达异常与人类的多种疾病相关．因此,解析组蛋白H3K36甲基转移酶识别并修饰组蛋白底物的分子机制,对揭示这些酶参与的表观遗传调控机制及其在体内的生理功能都具有十分重要的意义．早期的研究使得人们对组蛋白H3K36甲基转移酶催化底物的机制有了较深入的认识,但是由于解析的修饰酶与底物复合物的结构较少,对这些酶特异识别组蛋白底物分子机制的认识尚有很多不足．近年来,随着冷冻电镜技术的应用,H3K36甲基转移酶与核小体底物的复合物结构相继取得了突破,极大地推进了人们对这些酶识别并催化组蛋白底物分子机制的认识．本文以这几个组蛋白H3K36甲基转移酶为主要目标,对其分子机制的最新进展进行介绍总结．      

脉胞菌Ⅰ号染色体着丝粒序列边界的确定

以源自组蛋白H3K4甲基化抗体和组蛋白H3K9甲基化抗体通过染色体免疫共沉淀所获得的DNA为材料,利用半定量PCR检测,确定脉胞菌Ⅰ号染色体着丝粒序列的上游边界位于62.1f和62.1r引物组合检测区,下游边界位于92.3f和92.3r引物组合检测区.     

组蛋白H3K27乙酰化激活TRIM11的表达进而促进结肠癌细胞增殖

研究组蛋白H3K27乙酰化（H3K27ac）对三基序蛋白家族11(TRIM11)的表达及结肠癌细胞增殖的影响。用RT-PCR分析TRIM11 mRNA的表达,蛋白印迹分析TRIM11及H3K27ac的表达水平;用乙酰化酶及去乙酰化酶抑制剂处理细胞,分析H3K27ac水平与TRIM11基因表达水平之间的关系。通过敲低或过表达TRIM11,用CCK8、细胞集落形成实验和Edu检测TRIM11对细胞增殖能力的影响。结果表明,TRIM11和H3K27ac在结肠癌组织中高表达,且呈正相关。去乙酰化酶抑制剂处理结肠癌细胞后,H3K27ac的表达明显增强,TRIM11的表达也随之增高;乙酰化酶抑制剂处理结肠癌细胞后,结肠癌细胞H3K27ac的表达显著降低,TRIM11的表达也随之降低。TRIM11高表达可促进结肠癌细胞增殖。TRIM11在结肠癌发生发展中起促进作用,有望成为结肠癌潜在标志物。     

组蛋白甲基化酶Set2片段调控SET结构域催化活性的探讨

以酿酒酵母为研究材料,通过体外甲基化、体内免疫共沉淀等一系列实验,研究了酵母组蛋白甲基转移酶Set2片段调控SET结构域催化活性的机制。发现将SRI 结构域敲除后（1─618片段）,仅催化产生H3K36的单甲基化,将其WW结构域、CC结构域敲除后（1─475片段）,H3K36无法被甲基化。将Set2截取到仅剩SET催化结构域（1─261片段）,H3K36又可被一甲基化和部分的二甲基化修饰。研究结果表明SET结构域的催化活性并非由Set2蛋白自身折叠调控。     

组蛋白修饰在四个基因集合中的分布特征

基于人类全基因组Feb.2009(GRCh37/hg19版本)的基因注释数据,筛选得到12207个在TSS前后20kb内无重叠的基因.以人类GM12878和K562两种细胞系为研究对象,通过计算基因与转录因子CTCF的关联强度得分Aij以及TSS附近的DNA甲基化水平Mij,将12207个基因分为四个集合,分别统计了每个基因集合中TSS侧翼3800bp区域内的11种组蛋白修饰信号的分布情况.结果显示H2AFZ、H3K4me2、H3K4me3、H3K9ac、H3K27ac和H3K79me2这六种呈现明显的双峰分布,且在GM_III和K_III集合中信号最强,在GM_II和K_II集合中信号最弱,表明CTCF的结合与DNA甲基化可以影响组蛋白修饰的分布.     

国外期刊亮点

正破译"组蛋白密码"识别新机制清华大学医学院基础医学系和结构生物学中心XXiiaaoonnaann SSuu等从结构生物学角度解析组蛋白甲基化修饰识别新机制,进一步探索了表观遗传调控研究。研究成果发表于3月15日出版的GenesDev。该研究报道了Spindlin1蛋白特异识别一种新型组蛋白甲基化修饰组合H3"K4me3─R8me2a"的分子结构基础,并结合细胞生物学研究,探讨了该识别在结肠癌Wnt信号通路中的激活调控作用。结构研究表明Spindlin1分别通过串联Spin/Ssty结构域2和1特异性识别组蛋白H3K4me3和H3R8me2a甲基化修饰;利用等温量热滴定法测定该识别的结合常数高达45 nmol,是目前已报导的结合力最强的组蛋白修饰识别事件,充分显示了组蛋白修饰多价态识别的潜力。     

组蛋白去甲基化酶JHDM1的晶体结构研究

组蛋白甲基化是表观遗传修饰方式中的一种,参与异染色质形成、基因印记、X染色体失活和基因转录调控。组蛋白甲基化过程的异常参与多种肿瘤的发生。既往认为组蛋白甲基化是稳定的表观遗传标记,然而最近许多组蛋白特异性去甲基化酶的发现对这一观点提出了挑战。JHDM1是第一个被发现含有JmjC结构域的组蛋白去甲基化酶,它能够特异性地除去H3赖氨酸36位二甲基化和一甲基化修饰,但是不能去除H3赖氨酸36位三甲基化修饰。为了从分子水平上揭示JHDM1的去甲基化催化机理,我们解析了hJHDM1A及其与α-酮戊二酸复合的晶体结构。结构比较揭示α-酮戊二酸的结合能够稳定围绕活性中心的柔性环,这一构像变化对于hJHDM1A发挥去甲基化活性是非常重要的。结合突变试验结果,我们提出了底物的潜在结合位点,结构分析也揭示高度保守的S145对于区分不同的赖氨酸甲基化程度起重要作用。     

Active genes are tri-methylated at K4 of histone H3

Lysine methylation of histones in vivo occurs in three states: mono-, di- and tri-methyl. Histone H3 has been found to be di-methylated at lysine 4 (K4) in active euchromatic regions but not in silent heterochromatic sites. Here we show that the Saccharomyces cerevisiae Set1 protein can catalyse di- and tri-methylation of K4 and stimulate the activity of many genes. Using antibodies that discriminate between the di- and tri-methylated state of K4 we show that di-methylation occurs at both inactive and active euchromatic genes, whereas tri-methylation is present exclusively at active genes. It is therefore the presence of a tri-methylated K4 that defines an active state of gene expression. These findings establish the concept of methyl status as a determinant for gene activity and thus extend considerably the complexity of histone modifications.