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Nature:南方医科大学颜光玗研究组等联合揭示染色质重塑子调控小鼠胚胎干细胞基因表达机制

摘要 : 2016年1月27日,国际学术权威刊物自然出版集团旗下《Nature》在线发表南方医科大学基础医学院发育生物学教研室颜光玗研究组、法国巴黎-萨克雷大学Matthieu Gerard研究组和美国宾州州立大学Frank Pugh研究组合作发表的一篇研究论文。

 2016年1月27日,国际学术权威刊物自然出版集团旗下《Nature》在线发表南方医科大学基础医学院发育生物学教研室颜光玗研究组、法国巴黎-萨克雷大学Matthieu Gerard研究组和美国宾州州立大学Frank Pugh研究组合作发表的一篇研究论文,研究揭示了染色质重塑子如何调控小鼠胚胎干细胞基因表达的机制。颜光玗为论文共同第一作者,颜光玗教授、Matthieu Gerard研究员和Frank Pugh研究员为论文共同通讯作者。

众所皆知,所有真核生物都将其DNA 包裹在由八个组蛋白所构成的核小体内,染色质重塑子可以藉由调控核小体来影响转录因子和通用转录装置是否能结合到DNA上以进行转录。染色质重塑子是影响发育分化的一个重要因素,但其如何调控胚胎干细胞的基因表达尚不清楚。

研究人员首先在小鼠胚胎干细胞染色质重塑子的内源点C 末端加上亲和标记,利用因子-核小体互作试验,来分析小鼠干细胞中染色质重塑子在核小体附近的位置分布。全基因组重塑子-核小体相互作用的研究表明,这些染色质重塑子有其特定的靶向核小体,而这些靶向核小体主要分布在可以产生双向转录的内缘核小体缺失起始区域(nucleosome-free promoter regions, NFRs)两端。研究人员同时发现,在富含CpG岛(CpG island)的NFRs中,具有包含H3.3与H2A.Z组蛋白变体以及H3K4me3和H3K27ac组蛋白修饰的非典型核小体。这代表了RNA聚合酶II必须在具有非典型染色质环境中的调控区进行转录。研究人员进一步通过去除染色质重塑子后的全基因组转录分析,成功地揭示小鼠胚胎干细胞染色质重塑子对活性基因和具有双修饰标记的基因发生相反的转录调节结果。

这项研究阐明了小鼠胚胎干细胞染色质重塑子会结合在NFRs调控区两端的特定靶向核小体,并依照调控区内染色质的记号来调控小鼠胚胎干细胞的转录程序。鉴于准确的表达正确的基因是正常胚胎发育的重要条件,染色质重塑子如何调节小鼠胚胎干细胞基因的机制为胚胎发育的研究提供了新的切入点。

原文链接:

Genome-wide nucleosome specificity and function of chromatin remodellers in ES cells

原文摘要:

ATP-dependent chromatin remodellers allow access to DNA for transcription factors and the general transcription machinery, but whether mammalian chromatin remodellers1, 2, 3 target specific nucleosomes to regulate transcription is unclear. Here we present genome-wide remodeller–nucleosome interaction profiles for the chromatin remodellers Chd1, Chd2, Chd4, Chd6, Chd8, Chd9, Brg1 and Ep400 in mouse embryonic stem (ES) cells. These remodellers bind one or both full nucleosomes that flank micrococcal nuclease (MNase)-defined nucleosome-free promoter regions (NFRs), wher they separate divergent transcription. Surprisingly, large CpG-rich NFRs that extend downstream of annotated transcriptional start sites are nevertheless bound by non-nucleosomal or subnucleosomal histone variants (H3.3 and H2A.Z) and marked by H3K4me3 and H3K27ac modifications. RNA polymerase II therefore navigates hundreds of base pairs of altered chromatin in the sense direction before encountering an MNase-resistant nucleosome at the 3′ end of the NFR. Transcriptome analysis after remodeller depletion reveals reciprocal mechanisms of transcriptional regulation by remodellers. wheras at active genes individual remodellers have either positive or negative roles via altering nucleosome stability, at polycomb-enriched bivalent genes the same remodellers act in an opposite manner. These findings indicate that remodellers target specific nucleosomes at the edge of NFRs, wher they regulate ES cell transcriptional programs.

来源: Nature 浏览次数:1

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