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拓扑异构酶 VI 参与一种类似于绝缘子的功能,可防止 H3K9me2 的扩散。

Topoisomerase VI participates in an insulator-like function that prevents H3K9me2 spreading.

机构信息

BIAM, UMR 7265, Aix Marseille Univ, CEA, CNRS, Marseille, F-13009 France.

UMR CNRS 7267, Laboratoire Ecologie et Biologie des Interactions, Université de Poitiers, Poitiers, France.

出版信息

Proc Natl Acad Sci U S A. 2022 Jul 5;119(27):e2001290119. doi: 10.1073/pnas.2001290119. Epub 2022 Jun 27.

DOI:10.1073/pnas.2001290119
PMID:35759655
原文链接:https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC9271158/
Abstract

The organization of the genome into transcriptionally active and inactive chromatin domains requires well-delineated chromatin boundaries and insulator functions in order to maintain the identity of adjacent genomic loci with antagonistic chromatin marks and functionality. In plants that lack known chromatin insulators, the mechanisms that prevent heterochromatin spreading into euchromatin remain to be identified. Here, we show that DNA Topoisomerase VI participates in a chromatin boundary function that safeguards the expression of genes in euchromatin islands within silenced heterochromatin regions. While some transposable elements are reactivated in mutants of the Topoisomerase VI complex, genes insulated in euchromatin islands within heterochromatic regions of the genome are specifically down-regulated. H3K9me2 levels consistently increase at euchromatin island loci and decrease at some transposable element loci. We further show that Topoisomerase VI physically interacts with S-adenosylmethionine synthase methionine adenosyl transferase 3 (MAT3), which is required for H3K9me2. A Topoisomerase VI defect affects MAT3 occupancy on heterochromatic elements and its exclusion from euchromatic islands, thereby providing a possible mechanistic explanation to the essential role of Topoisomerase VI in the delimitation of chromatin domains.

摘要

基因组组织成转录活跃和不活跃的染色质结构域,需要明确界定的染色质边界和绝缘子功能,以维持具有拮抗染色质标记和功能的相邻基因组位点的身份。在缺乏已知染色质绝缘子的植物中,防止异染色质扩散到常染色质的机制仍有待确定。在这里,我们表明 DNA 拓扑异构酶 VI 参与了一种染色质边界功能,该功能可保护沉默异染色质区域内常染色质岛中基因的表达。虽然拓扑异构酶 VI 复合物的突变体中一些转座元件被重新激活,但在异染色质区域内常染色质岛中被隔离的基因则特异性地下调。H3K9me2 水平在常染色质岛基因座上持续增加,而在一些转座元件基因座上减少。我们进一步表明,拓扑异构酶 VI 与 S-腺苷甲硫氨酸合成酶甲硫氨酸腺苷转移酶 3(MAT3)发生物理相互作用,后者是 H3K9me2 所必需的。拓扑异构酶 VI 缺陷会影响 MAT3 在异染色质元件上的占据,并将其从常染色质岛中排除,从而为拓扑异构酶 VI 在染色质结构域限定中的重要作用提供了一种可能的机制解释。

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