中科院科学家表观遗传因子CENP-A周期性招募CENP-N蛋白介导着丝粒功能的机制

  着丝粒是染色质上一段结构与功能高度特化的区域,在细胞期指导动粒的组装,并在纺锤体的牵拉下实现姐妹染色单体的分离。CENP-A是组蛋白H3在着丝粒区的变体,是着丝粒区建立和发挥功能的关键性的表观遗传因子。CENP-A通过招募下游CCAN蛋白家族发挥其功能。CENP-N是CCAN蛋白家族中最重要的之一,处在CCAN蛋白家族中的核心,被CENP-A直接招募并且进一步招募下游其他CCAN蛋白。

  此前,李国红等人解析了人源CENP-A与其装配因子HJURP复合物的晶体结构,了CENP-A上的Ser68残基为HJURP识别的关键位点并发现CENP-A的Ser68的磷酸化/去磷酸化参与调节在细胞G1期CENP-A在着丝粒区的装配,这些前期结果清楚地了CENP-A如何装配到着丝粒区。

  此次科学家们将重点放在了CENP-A装配到着丝粒区后如何调节染色质结构及发挥着丝粒功能。李国红等人利用前期建立的30nm染色质纤维体外组装和结构分析等技术平台对着丝粒变体CENP-A对30nm染色质纤维结构的调控进行了进一步研究,结果CENP-A染色质呈现一种不同于常规H3染色质的独特的“双排结构”。

  同时利用生物化学和细胞生物学方法发现CENP-A的RG loop(CENP-A特有的Arg80/Gly81两个氨基酸)对CENP-A染色质形成“双排结构”非常关键,同时RG loop又是CENP-A招募CENP-N的关键性位点。有趣的是,CENP-N只能够与结构的CENP-A染色质结合,而结构紧密的“双排”CENP-A染色质则可以CENP-N的结合。

  进一步研究发现随着细胞周期中DNA的复制,着丝粒区CENP-A染色质结构由G1期的紧密状态转变为S期的状态,从而使CENP-N在S期被招募并装配至着丝粒CENP-A染色质上。

  最后,李国红等人提出着丝粒区染色质结构周期性的变化可以调节RG loop在CENP-A染色质上的“”或“隐藏”,从而调节CENP-N周期性的装配至着丝粒进而介导着丝粒的功能。v

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