HP1蛋白的同種型調(diào)節(jié)異染色質(zhì)的組織和結(jié)構(gòu)

由ÀlexVaquero博士領導的Bellvitge生物醫(yī)學研究所(IDIBELL)的表觀遺傳學和癌癥生物學項目的研究人員闡明了HP1蛋白在染色質(zhì)結(jié)構(gòu)和基因組穩(wěn)定性方面的作用，根據(jù)不同的存在區(qū)分不同的功能。這種蛋白質(zhì)的變種。這項工作發(fā)表在Cell Reports上，是與歐洲和美國的其他研究小組合作開展的。

遺傳物質(zhì)在細胞核內(nèi)被組織為染色質(zhì)，這種結(jié)構(gòu)主要由與組蛋白和其他蛋白質(zhì)相關的DNA分子組成。當細胞不分裂時，染色質(zhì)以兩種明顯可區(qū)分的狀態(tài)存在：常染色質(zhì)(較少濃縮)和異染色質(zhì)(更濃縮)。異染色質(zhì)蛋白1(HP1)是異染色質(zhì)的結(jié)構(gòu)組分，其以三種不同的變體或同種型存在：HP1α，HP1β和HP1γ。這些異構(gòu)體的大部分活動似乎都是多余的。

在今年年初由Epigenetics期刊發(fā)表的一篇文章中，Vaquero博士的團隊表明，與之前的觀點相反，在氧化應激條件下，如癌癥，帕金森氏癥和阿爾茨海默氏癥等疾病，以及在衰老過程中，HP1的三種變體在維持穩(wěn)定性和建立不同水平的染色質(zhì)壓實方面發(fā)揮著不同的作用。具體而言，這三種同種型與甲基轉(zhuǎn)移酶Suv39h1建立了不同的功能關系，后者是表觀遺傳基因組控制中的關鍵酶。

在Cell Reports上發(fā)表的這項新研究中研究人員研究了HP1α，HP1β和HP1γ與中心異染色質(zhì)相關的調(diào)節(jié)作用，該異染色質(zhì)限定了染色體中姐妹染色單體之間的著絲粒區(qū)域或連接點。這些區(qū)域在基因組中起著關鍵的結(jié)構(gòu)作用，它們的改變與基因組不穩(wěn)定性，染色體畸變和人類疾病如癌癥有關。在一系列小鼠胚胎成纖維細胞(MEFs)實驗中，研究人員表明，HP1α的特異性丟失導致表觀遺傳標記H4K20me3和H3K27me3的存在，這與染色質(zhì)的高度緊密化有直接關系;另一方面，HP1β的缺失導致研究區(qū)域中CTCF的增加，這是染色質(zhì)結(jié)構(gòu)調(diào)節(jié)中的關鍵轉(zhuǎn)錄因子。

因此，基于它們與其他蛋白質(zhì)和酶產(chǎn)生的二次相互作用，不同的HP1蛋白質(zhì)可能在染色質(zhì)結(jié)構(gòu)域的組織中起不同的作用。Vaquero博士說：“HP1α將與CTCF一起通過控制H4K20me3和H3K27me3的分布維持外周異染色質(zhì)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。這一發(fā)現(xiàn)擴展了我們目前對基因組組織的認識，為HP1的作用提供了新的視角。同種型及其與異染色質(zhì)結(jié)構(gòu)和穩(wěn)定性的功能關系。“考慮到中心異染色質(zhì)的改變與細胞周期缺陷，DNA損傷，染色體畸變有關，細胞死亡，癌癥和衰老，這兩項基礎研究都有可能為更好地理解與眾多疾病相關的這些過程提供方法。

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