DNA methylation in ES cells requires the lysine methyltransferase G9a but not its catalytic activity

doi:10.1038/emboj.2008.193

.2008年10月22日；27(20):2691-701.

doi:10.1038/embj.2008.193。 Epub 2008年9月25日。

ES细胞中的DNA甲基化需要赖氨酸甲基转移酶G9a，但不需要其催化活性

凯文·B·东¹, 伊琳娜·马克萨科娃, 法比奥·莫恩, 半山区分部经理梁智仁, 鲁斯·阿帕纳, 桑德拉李, 郝伟阳, 露西娅·拉姆, 迪克西·L·马格尔, 德克·舒贝尔, 橘真琴, 新开洋一, 马修·洛林茨

附属公司

PMID： 18818693
预防性维修识别码： PMC2572176型
内政部： 10.1038/emboj.2008.193

ES细胞中的DNA甲基化需要赖氨酸甲基转移酶G9a，但不需要其催化活性

凯文·B·东等。欧洲工商管理硕士J. 2008.

.2008年10月22日；27(20):2691-701.

doi:10.1038/emboj.2008.193。 Epub 2008年9月25日。

作者

凯文·B·东¹, 伊琳娜·马克萨科娃, 法比奥·莫恩, 半山区分部经理梁智仁, 鲁斯·阿帕纳, 桑德拉李, 郝伟阳, 露西娅·兰姆, 迪克西·L·马格尔, 德克·舒贝尔, 橘真琴, 新开洋一, 马修·洛林茨

附属

¹加拿大不列颠哥伦比亚大学生命科学研究所医学遗传学系。

PMID： 18818693
预防性维修识别码： PMC2572176型
内政部： 10.1038/emboj.2008.193

摘要

组蛋白H3K9甲基化是植物和丝状真菌中DNA甲基化和重复元素沉默所必需的。然而，在哺乳动物细胞中，H3K9组蛋白甲基转移酶（HMTases）Suv39h1和Suv39h2的缺失并不影响内源性逆转录病毒小鼠白血病病毒的DNA甲基化，这表明H3K8甲基化对于逆转录转座子的DNA甲基化是不必要的，或者涉及不同的HMTase。我们证明，缺乏H3K9 HMTase G9a的胚胎干细胞显示，逆转录转座子、主要卫星重复序列和富含CpG的甲基化启动子的DNA甲基化显著降低。令人惊讶的是，去甲基化的反转录转座子在G9a（-/-）细胞中保持转录沉默，H3K9me2仅略有减少，H3K9me3或HP1alpha结合没有减少，表明H3K9甲基化本身不是DNA甲基化的相关触发因素。事实上，引入催化活性G9a转基因部分“挽救”了G9a（-/-）细胞中观察到的DNA甲基化缺陷。综上所述，这些观察结果表明，在ES细胞中，H3K9me3和HP1alpha募集到反转录转座子的发生与DNA甲基化无关，G9a促进DNA甲基化与HMTase活性无关。

PubMed免责声明

数字

图1
MLV、IAP和LINE1反转录转座子的DNA甲基化在*G9a型*^−/−细胞。基因组DNA分离自*G9a公司*^−/−,*G9a型*^−/−Tg、，*Dnmt1型*^−/−,*Suv39h1/2号*^−/−(*运动型多用途汽车*^−/−)和wt亲本系TT2、J1和R1分别用*Msp公司*I（M）或甲基化敏感限制性内切酶*血红蛋白*II（H）并使用特定于(A类)IAP、(B类)MLV或(C)LINE1反转录转座子。这个*G9a公司*^−/−线显示了这些重复元素中每一个的DNA甲基化都显著降低，而在*G9a型*^−/−Tg线。相比之下*Suv39h1/2号*^−/−该品系在IAP或MLV重复序列中没有DNA甲基化缺陷。(D类,E类)在TT2上对IAP和MLV元素的5′LTR区域进行了亚硫酸氢盐分析，*G9a公司*^−/−,*G9a公司*^−/−Tg（15-3），*Dnmt1型*^−/−和*Dnmt3a/b公司*^−/−细胞。对于每个测序的分子（水平条），填充的椭圆代表mCpG的存在。每组测序样品的右侧显示了每个测序分子的mCpG平均数。还显示了mCpG相对于野生型线的平均百分比（在括号中）。

图2
启动子区域的DNA甲基化在*G9a公司*^−/−细胞。(A类)MeDIP随后对9个富含CpG-的启动子区域和两个印迹控制基因座（ICR）进行定量PCR，之前显示在ES细胞中甲基化（Mohn等2008年），*G9a公司*^−/−和*G9a公司*^−/−输电线。IAP和MusD扩增子作为阳性对照。一个活性看家基因（Gapdh）和一个CpG-power基因间区（Interg）被作为阴性对照。条形图显示了*G9a公司*^−/−和*G9a公司*^−/−显示Tg ES细胞相对于wt ES细胞（设置为1）。折叠变化归一化为非甲基化控制基因（Hprt）。括号中的数字表示MeDIP相对于Hprt的富集度。误差条表示至少三个独立实验的标准偏差。在*G9a公司*^−/−TT2亲本系中甲基化水平较高的所有基因的wt系或挽救系。(B类)野生型中种系特异性Dazl和Tuba3基因的DNA甲基化状态，*G9a公司*^−/−,*Dnmt1型*^−/−和*Dnmt3a/b公司*^−/−细胞经亚硫酸氢盐测序证实。图中显示了每个测序分子的mCpGs平均数，以及mCpG相对于野生型线的平均百分比（括号中）。这两个启动子都显示*G9a公司*^−/−行。

图3
DNMT在中的表达*G9a型*^−/−细胞。(A类)从TT2 wt和*G9a公司*^−/−通过实时定量RT-PCR测定细胞和Dnmt1、Dnmt3a、Dnmt 3b和Dnmt3G的表达水平，并归一化为β-actin（RT-逆转录酶）。值表示三个独立实验中相对于野生型系的平均表达水平（±标准差）。(B类)使用定量双色荧光成像对从TT2和*G9a公司*^−/−细胞，使用针对Dnmt1、Dnmt3a、DNMT3b和TFII-I的抗体作为内部对照。从DNMT缺陷细胞中分离的提取物用作抗体特异性的对照。每个印迹下方显示了归一化为TFII-I的相对蛋白质表达水平。

图4
*G9a公司*^−/−ES细胞在向ERV招募Dnmt3a和*从头开始*引入的逆转录病毒的甲基化。(A类)从TT2和*G9a公司*^−/−使用针对Dnmt3a或未修饰组蛋白H3的非特异性IgG或抗血清进行细胞系和ChIP。使用针对MLV、IAP和MusD ERV LTR区域的特异引物进行实时PCR，数值表示为相对于所示典型实验中输入的输入沉淀百分比（±s.d.）。Dnmt3a在*G9a公司*^−/−线相对于wt控制是显而易见的。(B类)TT2重量，*G9a公司*^−/−，J1重量和*Dnmt3a/b公司*^−/−(*3a/b条*^−/−)用逆转录病毒载体MFG–GFP感染株系，并在没有选择的情况下传代。在感染后第18天分离基因组DNA，并通过亚硫酸氢盐基因组测序进行分析。

图5
ERV在*G9a公司*^−/−细胞。从TT2 wt中分离出RNA，*G9a公司*^−/−,*G9a型*^−/−Tg，J1重量，*Dnmt3a/b公司*^−/−和*Dnmt1型*^−/−并通过northern印迹分析。从含有活性MLV逆转录病毒载体的细胞系中分离出的RNA用作阳性对照。每个印迹显示18和28s RNA负载控制。(A类)使用针对MLV-LTR区域的特异探针，在所有被测株系中均未检测到MLV的表达。(B类)IAP元件的三个亚型（I、IΔ1和II）在*Dnmt1型*^−/−行，但不是*G9a公司*^−/−行，使用IAP LTR区域专用的探针。(C)定量RT-PCR（+/−RT），使用针对波尔全长IAP元件区域在亲本或*G9a公司*^−/−行，但在*Dnmt1型*^−/−和*Dnmt3a/b公司*^−/−线。

图6
ERV显示H3K9二甲基化在*G9a公司*^−/−但H3K9三甲基化或HP1α结合没有减少。TT2重量和*G9a公司*^−/−使用对H3K9me2、H3K9 me3、HP1α、未修饰H3和非特异性IgG（IgG）具有特异性的ChIP作为对照分析ES细胞。使用IAP或MusD反转录转座子或主要卫星重复序列的特异引物进行定量实时PCR。(A类)平均富集值表示为输入沉淀的百分比（±s.d.），相对于所示的代表性实验中的输入。(B类)从三个独立实验中绘制H3K9me2和H3的平均相对富集度（±s.d.）表明，H3K9 me2在*G9a公司*^−/−相对于父行的行(^**P（P）*<0.05，由学生t吨-测试），但这些元件的H3占用率没有差异。(C)相对于R1 wt母线，*Suv39h1/2型*^−/−(*运动型多用途汽车*^−/−)ES细胞仅在主要的卫星重复序列中显示H3K9me3的急剧下降。

图7
MusD、IAP和主要卫星重复序列的H3K9甲基化和HP1α结合*Dnmt1型*^−/−细胞。在J1 wt上进行ChIPDnmt1型^−/−使用针对H3K9me2、H3K9 me3、HP1α和未修饰H3的抗体的ES细胞。非特异性IgG用作对照。使用IAP、MusD或主要卫星重复序列的特异性引物对反向交联材料进行实时PCR，共进行三次，富集（±s.d.）表示为输入材料免疫沉淀的平均百分比，归一化为未修饰H3。IAP元素显示H3K9me3和HP1α结合在*Dnmt1型*^−/−但H3K9me2富集没有变化。在MusD或主要卫星重复序列中未检测到任何这些特征的显著差异。

图8
稳定表达无催化活性的G9a转基因足以挽救在*G9a公司*^−/−ES细胞。这个*G9a公司*^−/−用编码wt G9a转基因的构建物稳定转染2-3号系*G9a公司*^−/−Tg（wt），或突变G9a转基因*G9a型*^−/−Tg（C1168A）和*G9a公司*^−/−Tg（Y1120V；Y1207F）。每一个后一种转基因在SET结构域中都含有氨基酸替换，从而将编码蛋白的催化活性降低到重量蛋白的1%以下。(A类)对表达这些转基因中的每一种的细胞系进行的蛋白质印迹分析表明，突变蛋白以预期的分子量表达。使用TFII-I特异性抗体作为负荷控制。(B类)通过归一化相同印迹上内源性TFII-I的信号，对这些品系中GLP表达进行定量western印迹分析。(C)从wt（TT2）中分离的基因组DNA，*G9a型*^−/−(2-3),*G9a公司*^−/−Tg（重量），*G9a公司*^−/−Tg（C1168A），*G9a公司*^−/−Tg（Y1120V；Y1207F）和*Dnmt1型*^−/−ES细胞用*血红蛋白*II（H），并使用IAP特异性探针进行Southern印迹。*消息传递程序*I（M）用作对照。(D类)使用IAP 5′LTR特异性引物进行的亚硫酸根分析证实，无催化活性的G9a的表达部分挽救了DNA甲基化缺陷。(E类)对于（D）和图1D中所示的亚硫酸氢盐数据，显示了每个测序分子的mCpG平均数的条形图。(F类)对wt（TT2）进行ChIP，*G9a公司*^−/−(2-3),*G9a公司*^−/−Tg（wt）和*G9a公司*^−/−使用抗H3K9me2、Dnmt3a或未修饰H3抗血清的Tg（C1168A）系。非特异性IgG作为对照。使用IAP特异性引物对反向交联材料进行实时PCR，共进行三次，富集度（±s.d.）表示为输入材料免疫沉淀的平均百分比，归一化为未修饰H3。

请参阅PMC中的此图像和版权信息

类似文章

G9a/GLP复合物独立地介导H3K9和DNA甲基化以沉默转录。
Tachibana M、Matsumura Y、Fukuda M、Kimura H、Shinkai Y。 Tachibana M等人。 EMBO J.2008年10月22日；27(20):2681-90. doi:10.1038/embj.2008.192。Epub 2008年9月25日。 EMBO J.2008。 PMID：18818694 免费PMC文章。
赖氨酸甲基转移酶G9a是DNA从头甲基化和前病毒沉默的建立（但不是维持）所必需的。
Leung DC、Dong KB、Maksakova IA、Goyal P、Appanah R、Lee S、Tachibana M、Shinkai Y、Lehnertz B、Mager DL、Rossi F、Lorincz MC。 Leung DC等人。美国国家科学院院刊2011年4月5日；108(14):5718-23. doi:10.1073/pnas.1014660108。Epub 2011年3月22日。美国国家科学院院刊2011。 PMID：21427230 免费PMC文章。
G9a缺陷小鼠胚胎干细胞中基因组和局部特异性DNA低甲基化。
Ikegami K、Iwatani M、Suzuki M、Tachibana M、Shinkai Y、Tanaka S、Greally JM、Yagi S、Hattori N、Shiota K。 Ikegami K等人。基因细胞。2007年1月；12(1):1-11. doi:10.1111/j.1365-2443.2006.01029.x。基因细胞。2007 PMID：17212651
植物中的DNA和组蛋白甲基化。
Tariq M，Paszkowski J。塔里克·M等人。趋势Genet。2004年6月；20(6):244-51. doi:10.1016/j.tig.2004.04.005。趋势Genet。2004 PMID：15145577 审查。
组蛋白H3赖氨酸9甲基转移酶和去甲基酶的结构和功能。
Krishnan S、Horowitz S、Trievel RC。 Krishnan S等人。化学生物化学。2011年1月24日；12(2):254-63. doi:10.1002/cbic.21000545。Epub 2011年1月5日。化学生物化学。2011 PMID：21243713 审查。

查看所有类似文章

引用人

癌症中的DNA甲基化：饮食和生活方式因素的表观遗传观点。
Maleknia M、Ahmadirad N、Golab F、Katebi Y、Haj Mohamad Ebrahim Ketabforoush A。 Maleknia M等人。 Epigenet见解。2023年9月15日；16:25168657231199893. doi:10.1177/25168657231199893。eCollection 2023年。 Epigenet见解。2023 PMID：37720354 免费PMC文章。审查。
癌症睾丸抗原生物学及其在癌症治疗中的意义。
Nin DS、Deng LW。 Nin DS等人。细胞。2023年3月17日；12(6):926. doi:10.3390/细胞12060926。细胞。2023 PMID：36980267 免费PMC文章。审查。
哺乳动物中重复元件处RNA介导的异染色质形成。
Stamidis N，Żylicz JJ。 Stamidis N等人。 EMBO J.2023年4月17日；42（8）：e111717。doi:10.15252/embj.2022111717。Epub 2023年2月27日。 EMBO J.2023。 PMID：36847618 免费PMC文章。审查。
多组学分析表明，EHMT1甲基转移酶在卵子发生期间的转录抑制中起着关键作用。
Demond H、Hanna CW、Castillo-Fernandez J、Santos F、Papachristou EK、Segonds-Pichon A、Kishore K、Andrews S、D’Santos CS、Kelsey G。 Demond H等人。基因组研究，2023年1月；33(1):18-31. doi:10.1101/gr.277046.122。Epub 2023年1月23日。基因组研究2023。 PMID：36690445 免费PMC文章。
TET1独立于DNA去甲基化调节内源性逆转录病毒的基因表达和抑制。
Stolz P、Mantero AS、Tvardovskiy A、Ugur E、Wange LE、Mulholland CB、Cheng Y、Wierer M、Enard W、Schneider R、Bartke T、Leonhardt H、Elsässer SJ、Bultmann S。 Stolz P等人。《核酸研究》2022年8月26日；50(15):8491-8511. doi:10.1093/nar/gkac642。核酸研究2022。 PMID：35904814 免费PMC文章。

查看所有“被引用”文章

工具书类

1. Appanah R、Dickerson DR、Goyal P、Groudine M、Lorincz MC（2007）高效转录启动需要非甲基化3′启动子近端区域。公共科学图书馆基因3:e27。-项目管理咨询公司-公共医学
1. Aravin AA、Sachidanandam R、Girard A、Fejes-Toth K、Hannon GJ（2007）发育调控的piRNA簇在转座子控制中牵涉到MILI。科学316:744–747-公共医学
1. Bernstein BE，Meissner A，Lander ES（2007）哺乳动物表观基因组。手机128:669–681-公共医学
1. Chen T，Ueda Y，Dodge JE，Wang Z，Li E（2003）通过Dnmt3a和Dnmt2b在小鼠胚胎干细胞中建立和维持基因组甲基化模式。摩尔细胞生物学23:5594–5605-项目管理咨询公司-公共医学
1. Chen T，Ueda Y，Xie S，Li E（2002）从替代启动子产生的新Dnmt3a亚型定位于常染色质，其表达与活性从头甲基化相关。生物化学杂志277:38746–38754-公共医学

出版物类型

行动

MeSH术语

行动
行动
行动
行动
行动
行动
行动
行动
行动
行动
行动
行动
行动
行动
行动
行动

物质

行动
行动
行动
行动
行动
行动

LinkOut-更多资源

[1] Appanah R、Dickerson DR、Goyal P、Groudine M、Lorincz MC（2007）高效转录启动需要非甲基化3′启动子近端区域。公共科学图书馆基因3:e27。-项目管理咨询公司-公共医学

[2] Appanah R、Dickerson DR、Goyal P、Groudine M、Lorincz MC（2007）高效转录启动需要非甲基化3′启动子近端区域。公共科学图书馆基因3:e27。-项目管理咨询公司-公共医学

[3] Aravin AA、Sachidanandam R、Girard A、Fejes-Toth K、Hannon GJ（2007）发育调控的piRNA簇在转座子控制中牵涉到MILI。科学316:744–747-公共医学

[4] Aravin AA、Sachidanandam R、Girard A、Fejes-Toth K、Hannon GJ（2007）发育调控的piRNA簇在转座子控制中牵涉到MILI。科学316:744–747-公共医学

[5] Bernstein BE，Meissner A，Lander ES（2007）哺乳动物表观基因组。手机128:669–681-公共医学

[6] Bernstein BE，Meissner A，Lander ES（2007）哺乳动物表观基因组。手机128:669–681-公共医学

[7] Chen T，Ueda Y，Dodge JE，Wang Z，Li E（2003）通过Dnmt3a和Dnmt2b在小鼠胚胎干细胞中建立和维持基因组甲基化模式。摩尔细胞生物学23:5594–5605-项目管理咨询公司-公共医学

[8] Chen T，Ueda Y，Dodge JE，Wang Z，Li E（2003）通过Dnmt3a和Dnmt2b在小鼠胚胎干细胞中建立和维持基因组甲基化模式。摩尔细胞生物学23:5594–5605-项目管理咨询公司-公共医学

[9] Chen T，Ueda Y，Xie S，Li E（2002）从替代启动子产生的新Dnmt3a亚型定位于常染色质，其表达与活性从头甲基化相关。生物化学杂志277:38746–38754-公共医学

[10] Chen T，Ueda Y，Xie S，Li E（2002）从替代启动子产生的新Dnmt3a亚型定位于常染色质，其表达与活性从头甲基化相关。生物化学杂志277:38746–38754-公共医学

将引文保存到文件

电子邮件引文

添加到集合

添加到我的书目

您保存的搜索

为外部引文管理软件创建文件

您的RSS源

ES细胞中的DNA甲基化需要赖氨酸甲基转移酶G9a，但不需要其催化活性

附属

ES细胞中的DNA甲基化需要赖氨酸甲基转移酶G9a，但不需要其催化活性

作者

附属

摘要

数字

类似文章

引用人

工具书类

出版物类型

MeSH术语

物质

LinkOut-更多资源

全文源

其他文献来源

分子生物学数据库

摘要

数字

类似文章

引用人

工具书类

出版物类型

MeSH术语

物质

相关信息

LinkOut-更多资源

全文源

其他文献来源

分子生物学数据库