Kompleksy remodelujące chromatynę zależne od ATP, takie jak RSC, mogą zmieniać położenie, usuwać lub restrukturyzować nukleosomy. Struktura kompleksu RSC-nukleosom z nukleosomem nukleosomem określona przez krio-EM pokazuje nukleosom związany w centralnej wnęce RSC w centralnej wnęce RSC. Rozległe oddziaływanie RSC z histonami i DNA wydaje się destabilizować nukleosom i prowadzi do ogólnej, niezależnej od ATP rearanżacji jego struktury. struktury. Nukleosomalne DNA wydaje się być nieuporządkowane i w dużej mierze może swobodnie wybrzuszać się do roztworu rozwiązanie wymagane do przebudowy, ale struktura kompleksu RSC-nukleosom wskazuje, że jest mało prawdopodobne, aby RSC wyparł oktamer z nukleosomu, do którego nukleosomu, z którym jest związany. Biorąc pod uwagę strukturę nukleosomu RSC i opublikowane informacje biochemiczne sugerują, że zależna od ATP translokacja DNA przez RSC może skutkować eksmisją oktamerów histonów z sąsiednich nukleosomów. sąsiednich nukleosomów. --- Chaperon histonowy Vps75 tworzy kompleks z acetylotransferazą histonową Rtt109 i stymuluje jej aktywność. acetylotransferazy histonowej Rtt109. Jednakże, Vps75 może być również izolowany i dlatego może posiadać funkcje niezależne od Rtt109. Analiza profili epistatycznych wykazała, że VPS75 genetycznie współdziała z czynnikami czynnikami zaangażowanymi w regulację transkrypcji, podczas gdy RTT109 łączy się z genami związanymi z replikacją/naprawą DNA. Dodatkowe eksperymenty genetyczne i biochemiczne ujawniły bliski związek między Vps75 i polimerazą RNA II. Ponadto, Vps75 jest rekrutowany do aktywowanych genów w sposób niezależny od Rtt109, a jego w całym genomie z genami koreluje z szybkością transkrypcji. Analiza mikromacierzy ekspresji zidentyfikowała szereg genów, których normalna ekspresja ekspresja zależy od VPS75. Co ciekawe, dynamika histonu H2B w niektórych z tych genów tych genów jest zgodna z rolą Vps75 w eksmisji/depozycji histonów H2A/H2B podczas transkrypcji. Rzeczywiście, rekonstytucja nukleosomu przy użyciu zależnego od ATP remodelera chromatyny Rsc i Vps75 ujawniła że białka te mogą współpracować w celu usunięcia dimerów H2A/H2B z nukleosomów. Wyniki te wskazują na rolę Vps75 w dynamice nukleosomów podczas transkrypcji. transkrypcji, a co ważne, funkcja ta wydaje się być w dużej mierze niezależna od od Rtt109. --- Badamy, w jaki sposób sekwencja DNA, zależna od ATP przebudowa chromatyny i "bariery" zubożone w nukleosomy współpracują w celu określenia kinetyki w stochastycznym modelu pozycjonowania i dynamiki nukleosomów. dynamiki. Stwierdziliśmy, że "statystyczne" pozycjonowanie nukleosomów względem "barierom", które według hipotezy kontrolują strukturę chromatyny w pobliżu miejsc startu transkrypcji transkrypcji, wymaga aktywnej przebudowy i dlatego nie może być opisane za pomocą równowagowej mechaniki statystycznej. Pokazujemy, że w przeciwieństwie do obłożenia w stanie ustalonym, kinetyka ekspozycji miejsca DNA w pobliżu bariery jest zdominowana raczej przez sekwencję DNA niż przez bliskość samej bariery. Skala czasowa tworzenia się wzorców pozycjonowania w pobliżu barier jest proporcjonalna do skali czasowej aktywnego nukleosomów. Pokazujemy również, że istnieją silne różnice między genami w pozycjonowaniu nukleosomów w pobliżu barier, które są eliminowane przez uśrednianie dla wielu genów. Nasze wyniki sugerują, że pomiar kinetyki nukleosomów może ujawnić informacje na temat regulacji zależnej od sekwencji, która nie jest widoczna w zajętości nukleosomów w stanie ustalonym. --- Ino80 jest zależnym od ATP enzymem remodelującym nukleosomy zaangażowanym w transkrypcji, replikacji i odpowiedzi na uszkodzenia DNA. Tutaj scharakteryzowaliśmy drożdży rozszczepialnych Ino80 i stwierdzamy, że jest on niezbędny dla żywotności komórek. My pokazujemy, że kompleks Ino80 z rozszczepionych drożdży pośredniczy w zależnej od ATP przebudowie nukleosomów in vitro. in vitro. Oczyszczenie kompleksu związanego z Ino80 zidentyfikowało wysoce konserwatywny kompleks i obecność nowego białka palca cynkowego o podobieństwem do ssaczego regulatora transkrypcji Yin Yang 1 (YY1) i innych członków rodziny białek GLI-Krüppel. Delecja tego białka Iec1 lub podjednostki kompleksu Ino80 arp8, ies6 lub ies2 powoduje defekty w naprawie uszkodzeń DNA naprawy uszkodzeń DNA, odpowiedzi na stres replikacyjny i metabolizmu nukleotydów. My pokazujemy, że Iec1 jest ważny dla prawidłowej ekspresji genów zaangażowanych w metabolizm nukleotydów, w tym podjednostki reduktazy rybonukleotydowej cdc22 i genów reagujących na fosforany i adeniny. Odkryliśmy, że Ino80 jest rekrutowany do duża liczba regionów promotorowych na głodzie fosforanowym, w tym te z geny reagujące na fosforany i adeninę, które zależą od Iec1 dla prawidłowej ekspresji ekspresji. Iec1 jest wymagany do wiązania Ino80 z genami docelowymi i późniejszej utraty histonów w promotorze i w całym ciele tych genów na głodzie fosforanowym. Sugeruje to, że kompleks Iec1-Ino80 promuje transkrypcję poprzez eksmisję nukleosomów. --- Nukleosomy, podstawowe jednostki organizacyjne chromatyny, pakują i regulują eukariotyczne genomy. Zależne od ATP czynniki remodelujące nukleosomy nadają chromatynie elastyczność strukturalną poprzez promowanie montażu lub rozerwania nukleosomów i wymianę wariantów histonów. Ponadto, większość czynników remodelujących indukuje ruchy nukleosomów poprzez ślizganie się oktamerów histonowych po DNA. My podsumowujemy ostatnie postępy w kierunku odkrycia podstawowego mechanizmu ślizgania się nukleosomów i wzajemne oddziaływanie translokaz DNA remodelerów z domenami pomocniczymi. domenami pomocniczymi. Takie domeny optymalizują i regulują podstawową reakcję ślizgową i wykorzystują przesuwanie w celu osiągnięcia różnorodnych efektów strukturalnych, takich jak pozycjonowanie nukleosomu pozycjonowanie lub eksmisja nukleosomów, lub regularne odstępy między nukleosomami w chromatynie. --- Kompleksy remodelujące chromatynę zależne od ATP odgrywają kluczową rolę w dynamice chromatyny. dynamice chromatyny. Duża liczba badań in vitro wskazywała na nukleosomowe jako główny wynik remodelowania działania SWI/SNF, podczas gdy niewiele z nich transfer oktamerów histonowych jako główny rezultat. W przeciwieństwie do tego, ostatnie in vivo powiązały aktywność SWI/SNF z eksmisją histonów in trans z promotorów genów. W tym badaniu odkryliśmy, że chimeryczny czynnik transkrypcyjny czynnik transkrypcyjny Gal4-VP16 może zwiększać transfer oktameru histonowego SWI/SNF co skutkuje ukierunkowaną eksmisją histonów z sondy nukleosomowej. Efekt ten efekt jest zależny od obecności domeny aktywacyjnej. Zaobserwowaliśmy, że w warunkach naśladujących względną obfitość SWI/SNF in vivo w odniesieniu do całkowitej liczby nukleosomów. w odniesieniu do całkowitej liczby nukleosomów w jądrze komórkowym, dostępność miejsca wiązania czynnika transkrypcyjnego jest pierwszą determinantą w sekwencji w sekwencji zdarzeń prowadzących do przebudowy nukleosomów. Proponujemy modelowy mechanizm mechanizm dla tego pośredniczonego przez czynnik transkrypcyjny wzmocnienia oktameru SWI/SNF SWI/SNF. --- Zależny od ATP kompleks remodelujący chromatynę SWI/SNF reguluje transkrypcję i jest zaangażowany w eksmisję nukleosomu promotora. Skuteczny demontaż nukleosomu demontaż przez sam SWI/SNF w testach biochemicznych nie został jednak bezpośrednio obserwowane. Stosując modelowy system dinukleosomów zamiast mononukleosomów, wykazujemy, że remodeling prowadzi do uporządkowanego i wydajnego demontażu jednego z dwóch nukleosomów. Dimer H2A/H2B jest najpierw szybko a następnie, w wolniejszej reakcji, tracony jest cały oktamer histonowy. Demontaż nukleosomu przez SWI/SNF nie wymagał dodatkowych czynników, takich jak chaperony lub akceptory histonów. Obserwacje pojedynczych cząsteczek, jak również sugerują, że kluczowym półproduktem w tym procesie jest taki, w którym nukleosom jest przesuwany w kierunku sąsiedniego nukleosomu. SWI/SNF rekrutowany przez aktywator transkrypcyjny Gal4-VP16 preferencyjnie mobilizuje proksymalny nukleosom i destabilizuje nukleosom i destabilizuje sąsiedni nukleosom. --- Kompleksy dużej (Rpd3L) i małej (Rpd3S) deacetylazy histonowej (HDAC) S. cerevisiae Rpd3 są prototypami dla zrozumienia represji transkrypcji. (HDAC) są prototypami dla zrozumienia represji transkrypcji w eukariontów [1]. Obecnie uważa się, że działają one poprzez deacetylację chromatynę, ograniczając w ten sposób dostępność czynników transkrypcyjnych do DNA. Jednak mutant katalityczny Rpd3 zachowuje znaczną zdolność do represji gdy jest ukierunkowany na promotor jako białko fuzyjne LexA [2]. My zbadaliśmy biochemicznie niezależne od HDAC właściwości kompleksów Rpd3 i odkryliśmy funkcję chaperonu, która promuje odkładanie histonów na DNA, i nową aktywność, która zapobiega eksmisji nukleosomów, ale nie przebudowie w której pośredniczy zależny od ATP kompleks RSC. Te niezależne od HDAC aktywności hamują transkrypcję Pol II na matrycy nukleosomalnej. Funkcje endogennych kompleksów Rpd3 można odtworzyć za pomocą rekombinowanego rdzenia Rpd3 składającego się z Sin3, Rpd3 i Ume1. Aby przetestować hipotezę, że Rpd3 przyczynia się do stabilizacji chromatyny in vivo, zmierzyliśmy gęstość histonu H3 w całym genomie i stwierdziliśmy, że była ona zmniejszona w promotorach w mutancie delecyjnym Rpd3 ale częściowo przywrócona w mutancie katalitycznym. Co ważne, wpływ na gęstość H3 jest najbardziej widoczny na genach wzbogaconych w RSC [3]. Nasze dane sugerują, że kompleks Kompleks rdzenia Rpd3 może przyczyniać się do represji poprzez nowy nukleosom funkcję stabilizacji nukleosomów.
Czy usuwanie nukleosomów jest zależne od ATP?
Tak, usuwanie nukleosomów i remodelowanie chromatyny zależy od ATP