生物谷報(bào)道：美國Stower研究所Shilatifard實(shí)驗(yàn)室的最新發(fā)現(xiàn)揭示出了組蛋白間交談翻譯所需的分子機(jī)器,。這項(xiàng)發(fā)表在12月14日的《Cell》雜志上的問題題目為,，“Histone Crosstalk between H2B Monoubiquitination and H3 Methylation Mediated COMPASS”，該研究分析了哺乳動(dòng)物MLL復(fù)合體的酵母對(duì)應(yīng)物,。MLL復(fù)合體是一種與兒童急性骨髓性白血病發(fā)生密切相關(guān)的組蛋白甲基化酶,。
組蛋白是染色質(zhì)的重要成份，它們是DNA的包裝財(cái)料,。組蛋白還在基因表達(dá)的調(diào)節(jié)方面起到重要作用,。組蛋白H3能被甲基化，并且這種修飾是基因表達(dá)的一個(gè)關(guān)鍵部分。
若干年前,，Shilatifard實(shí)驗(yàn)室在酵母中確定出了第一個(gè)組蛋白H3賴氨酸（H3K4）甲基轉(zhuǎn)移酶——COMPASS,。此后不久，該實(shí)驗(yàn)室確定出人類的MLL蛋白也存在于能甲基化H3K4的類COMPASS復(fù)合體中,。2002年,，Shilatifard實(shí)驗(yàn)室報(bào)道了首個(gè)組蛋白的交談， COMPASS進(jìn)行的組蛋白甲基化調(diào)節(jié)與H2B單泛素化作用之間的交談,。
該實(shí)驗(yàn)室的博士后Jung-Shin Lee解釋說,，目前他們已經(jīng)知道組蛋白的這種交談模式在從酵母到人類的不同物種中具有高度保守性，但是目前對(duì)這種作用的分子機(jī)制還知之甚少,。這項(xiàng)新的研究則闡述了這種組蛋白交談翻譯所需的分子機(jī)器,。
這項(xiàng)研究闡明,COMPASS的Cps35亞基是翻譯H2B單泛素化作用與COMPASS進(jìn)行的H3甲基化作用之間的交談所必須的。Shilatifarda博士表示,，已知MLL復(fù)合體在組蛋白甲基化與白血病密切相關(guān),，確定出與此過程有關(guān)的分子機(jī)器則非常有用。
在2006年9月8日出版的Cell雜志上,，來自英國劍橋大學(xué)病理學(xué)系和Gurdon研究所的研究人員發(fā)現(xiàn)組蛋白H3的脯氨酸異構(gòu)化能夠調(diào)節(jié)賴氨酸甲基化和基因表達(dá),。甲基化是表觀遺傳修飾的一種重要形式，能穩(wěn)定基因,，阻礙基因的表達(dá),，因此組蛋白H3中的脯氨酸的構(gòu)型變化是甲基化和基因表達(dá)兩種對(duì)立活動(dòng)的一個(gè)開關(guān)。
脯氨酸的順－反異構(gòu)化作用是信號(hào)途徑中的一個(gè)調(diào)節(jié)開關(guān),。在這項(xiàng)新的研究中,，研究人員確定出脯氨酸異構(gòu)酶Fpr4（酵母FK506結(jié)合蛋白家族的一個(gè)成員）是一種能夠與組蛋白H3和H4的末尾氨基酸結(jié)合并催化H3脯氨酸P30和P38異構(gòu)化的酶（離體狀況下）。
在這項(xiàng)研究中,，研究人員證明P38是K36甲基化所必須的,，并且Fpr4執(zhí)行的異構(gòu)化作用能抑制Set2甲基化H3的K36。這些結(jié)果揭示出由Fpr4控制的P38的構(gòu)型狀況對(duì)Set2甲基化H3K36至關(guān)重要,。
與這種對(duì)立作用一致,，F(xiàn)pr4活體催化活性的消失會(huì)導(dǎo)致H3K36甲基化水平的降低，并延遲酵母中特定基因的轉(zhuǎn)錄誘導(dǎo),。這項(xiàng)研究證實(shí)脯氨酸異構(gòu)化是一種新穎的共價(jià)組蛋白修飾方式,，能夠調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)錄，并且給出證據(jù)證實(shí)了組蛋白賴氨酸甲基化和脯氨酸異構(gòu)化之間發(fā)生的對(duì)話,。
原始出處：
Cell, Vol 131, 1084-1096, 14 December 2007
Article
Histone Crosstalk between H2B Monoubiquitination and H3 Methylation Mediated by COMPASS
Jung-Shin Lee,1 Abhijit Shukla,2 Jessica Schneider,1 Selene K. Swanson,1 Michael P. Washburn,1 Laurence Florens,1 Sukesh R. Bhaumik,2 and Ali Shilatifard1,
1 Stowers Institute for Medical Research, 1000 East 50th Street, Kansas City, MO 64110, USA
2 Department of Biochemistry and Molecular Biology, Southern Illinois University School of Medicine, 1245 Lincoln Drive, Carbondale, IL 62901, USA
Corresponding author
Ali Shilatifard
[email protected]
COMPASS, the yeast homolog of the mammalian MLL complex, is a histone H3 lysine 4 (H3K4) methylase consisting of Set1 (KMT2) and seven other polypeptides, including Cps35, the only essential subunit. Histone H2B monoubiquitination by Rad6/Bre1 is required for both H3K4 methylation by COMPASS, and H3K79 methylation by Dot1. However, the molecular mechanism for such histone crosstalk is poorly understood. Here, we demonstrate that histone H2B monoubiquitination controls the binding of Cps35 with COMPASS complex. Cps 35 is required for COMPASS' catalytic activity in vivo, and the addition of exogenous purified Cps35 to COMPASS purified from a Δrad6 background results in the generation of a methylation competent COMPASS. Cps35 associates with the chromatin of COMPASS-regulated genes in a H2BK123 monoubiquitination-dependent but Set1-independent manner. Cps35 is also required for proper H3K79 trimethylation. These findings offer insight into the molecular role of Cps35 in translating the H2B monoubiquitination signal into H3 methylation.
