Wstęp: Nadliczbowe chromosomy zostały znalezione w wielu organizmach. U grzyby, te "dodatkowe" lub "zbędne" chromosomy występują z różną częstotliwością w populacjach. częstotliwości w populacjach i zwykle charakteryzują się wyższą zawartością powtarzalnego DNA i niższą gęstością genów w porównaniu do chromosomów rdzeniowych. W szczepu referencyjnego patogenu pszenicy, Zymoseptoria tritici, osiem dyskretnych chromosomów dodatkowych znaleziono osiem dyskretnych chromosomów pomocniczych. Do tej pory nie przypisano tym chromosomom przypisano tym chromosomom; jednak istniały one jako odrębne jednostki w kariotypach gatunków Zymoseptoria w czasie ewolucji. W tym badaniu, zajęliśmy się tym, co - jeśli cokolwiek - odróżnia chromatynę chromosomów dodatkowych od chromosomów rdzeniowych. Wykorzystaliśmy immunoprecypitację chromatyny w połączeniu z sekwencjonowaniem o wysokiej przepustowości ("ChIP-seq") DNA związanego z centromerem specyficznym dla histonu H3, CENP-A (CenH3), w celu identyfikacji centromerowego DNA, oraz ChIP-seq z przeciwciałami przeciwko dimetylowanemu H3K4, trimetylowanemu H3K9 i trimetylowanej H3K27 w celu określenia względnej dystrybucji i proporcji euchromatyny, obligatoryjnej i fakultatywnej heterochromatyny. WYNIKI: Centromery ośmiu chromosomów pomocniczych mają taką samą sekwencję skład i strukturę jak centromery 13 chromosomów rdzeniowych i są one podobnej długości. podobnej długości. W przeciwieństwie do większości innych grzybów, centromery Z. tritici są nie składają się w całości z powtarzalnego DNA; niektóre centromery zawierają tylko unikalne sekwencje DNA. sekwencje DNA, a geny ulegające ekspresji w dobrej wierze znajdują się w regionach wzbogaconych w CenH3. Za pomocą mikroskopii fluorescencyjnej wykazaliśmy, że centromery Z. tritici nie łączą się w pojedyncze chromocentrum podczas interfazy. Stwierdziliśmy znacznie wyższe wzbogacenie H3K9me3 i H3K27me3 na chromosomach pomocniczych. chromosomach, co jest zgodne z dwukrotnie wyższym odsetkiem powtarzalnego DNA i słabo transkrybowanych genów. W przeciwieństwie do tego, żadna pojedyncza modyfikacja histonów korelowała z rozmieszczeniem nukleosomów centromerowych. WNIOSKI: Wszystkie centromery mają podobną długość i składają się z mieszaniny unikalnego i powtarzalnego DNA, a większość z nich zawiera aktywnie transkrybowane geny. Centromery, regiony subtelomerowe lub długość powtórzeń telomerów nie mogą odpowiadać za różnice w wierności transferu między chromosomami rdzeniowymi i dodatkowymi, ale są znacznie wzbogacone w nukleosomy z trimetylacją H3K27 trimetylacją. Geny na chromosomach dodatkowych wydają się być wyciszane przez trimetylację H3K9 i H3K27. --- Dojrzałe komórki fotoreceptorów pręcików zawierają bardzo małe jądra ze ściśle skondensowaną heterochromatyną. heterochromatyną. Zaobserwowaliśmy, że podczas dojrzewania pręcików myszy, nukleosomalna długość powtórzeń wzrasta ze 190 bp w 1. dniu życia do 206 bp w dorosłej siatkówce. siatkówce. W tym samym czasie wzrósł całkowity poziom histonu łącznikowego H1 osiągając stosunek 1,3 cząsteczki całkowitego H1 na nukleosom, głównie poprzez dramatyczny wzrost H1c. Genetyczna eliminacja genu histonu H1c jest funkcjonalnie kompensowana przez inne warianty histonów. Jednakże, siatkówki w H1c/H1e/H1(0) mają fotoreceptory z większymi jądrami, Zmniejszony obszar heterochromatyny i znaczące zmiany morfologiczne sugerujące że proces kondensacji chromatyny i integralność strukturalna komórek pręcików są częściowo upośledzone. W potrójnych nokautach chromatyna jądrowa ujawniła kilka epigenetyczne znaki modyfikacji histonów zamaskowane w chromatynie typu dzikiego. Dramatyczne zmiany w ekspozycji represyjnego znaku chromatyny, H3K9me2, wskazują, że podczas rozwoju że podczas rozwoju histon łącznikowy odgrywa rolę w tworzeniu fakultatywnej heterochromatyny w jądrze komórkowym. Podczas rozwoju siatkówki, gen H1c i jego promotor nabyły wzorce epigenetyczne typowe dla genów specyficznych dla pręcików. Nasze dane sugerują, że ekspresja genu histonu H1c jest regulowana rozwojowo w celu promowania fakultatywnej heterochromatyny w dojrzałych fotoreceptorach pręcików. fotoreceptorach pręcików. --- Genom ssaków zawiera liczne regiony znane jako fakultatywna heterochromatyna heterochromatyny, które przyczyniają się do wyciszania transkrypcji podczas rozwoju i różnicowania komórek. Przeanalizowaliśmy wzór modyfikacji histonów modyfikacji związanych z fakultatywną heterochromatyną w obrębie myszy klastra Snurf-Snrpn, który jest homologiczny do ludzkiego regionu genomu zespołu Pradera-Williego. region genomowy zespołu Pradera-Williego. Pokazujemy tutaj, że odziedziczony po matce region Snurf-Snrpn 3-Mb, który jest wyciszany przez silny mechanizm represji transkrypcji, jest równomiernie wzbogacony w znaki metylacji histonów zwykle występujące w konstytutywnej heterochromatynie, takie jak heterochromatynie, takich jak H4K20me3, H3K9me3 i H3K79me3. Co uderzające, odkryliśmy że trimetylowany histon H3 przy lizynie 36 (H3K36me3), który został wcześniej zidentyfikowany jako cecha charakterystyczna aktywnie transkrybowanych regionów, jest zdeponowany na wyciszony, macierzyński region wdrukowany o wielkości 3 Mb. Pokazujemy, że odkładanie H3K36me3 w tej dużej domenie heterochromatyny nie koreluje ze zdarzeniami zdarzeniami transkrypcyjnymi, co sugeruje istnienie alternatywnej ścieżki dla odkładania tej modyfikacji histonowej. Ponadto wykazaliśmy, że H3K36me3 jest znacznie wzbogacony na poziomie heterochromatyny pericentromerycznej w mysich embrionalnych komórkach macierzystych i fibroblastach. Wynik ten wskazuje, że H3K36me3 jest związany zarówno z fakultatywną, jak i konstytutywną heterochromatyną. Nasze dane sugerują, że funkcja H3K36me3 nie ogranicza się do regionów aktywnie transkrybowanych i może przyczyniać się do składu heterochromatyny, w połączeniu z innymi modyfikacjami histonów. --- Inaktywacja X jest związana z ustanowieniem nieaktywnej chromatyny w całym chromosomie chromatyny. Chociaż jest to klasycznie uważane za fakultatywną heterochromatynę która ma jednolity charakter, dokładna dystrybucja powiązanych znaków epigenetycznych nie jest dobrze zdefiniowana. Tutaj przeanalizowaliśmy modyfikacje histonów w ludzkich komórkach somatycznych komórkach somatycznych w dwóch wybranych regionach chromosomu X. Intergenic, regiony kodujące i promotorowe są podzielone na różnie oznaczoną chromatynę. H3K27me3 jest najbardziej widoczny w międzygenowych i wyciszonych regionach kodujących, ale jest związany z niektórymi aktywnymi regionami kodującymi. Acetylacja histonów H3/H4 i H3K4me3 są lokalnie wzbogacone w regionach promotorowych, ale niekoniecznie oznaczają kontynuację transkrypcji. Co ciekawe, H3K9me3 dominuje w regionach kodujących aktywnych genów, zjawisko, które nie ogranicza się do chromosomu X. Te wyniki przemawiają przeciwko wyłączności poszczególnych znaczników na heterochromatynę lub euchromatyny, ale raczej sugerują, że złożone wzorce współzależnych lub wzajemnie wykluczających się modyfikacji razem sygnalizują status ekspresji genu.
Które potranslacyjne modyfikacje histonów są charakterystyczne dla fakultatywnej heterochromatyny?
Jądrowa metylotransferaza VapB zmniejsza tworzenie fakultatywnej heterochromatyny poprzez zmniejszenie trimetylacji lizyny 9 histonu 3 (H3K9me3). Dramatyczne zmiany w ekspozycji represyjnego znacznika chromatyny, H3K9me2, wskazują, że podczas rozwoju histon łącznikowy odgrywa rolę w tworzeniu terytorium i architektury fakultatywnej heterochromatyny w jądrze. Trimetylacja histonu H3 przy lizynie 36 jest związana z konstytutywną i fakultatywną heterochromatyną.