Loss of the Ash2l subunit of histone H3K4 methyltransferase complexes reduces chromatin accessibility at promoters

doi:10.1038/s41598-022-25881-0

。2022年12月13日；12(1):21506.

doi:10.1038/s41598-022-25881-0。

组蛋白H3K4甲基转移酶复合物Ash2l亚基的缺失降低启动子处的染色质可及性

附属公司

¹亚琛RWTH大学医学院生物化学和分子生物学研究所，地址：德国亚琛Pauwelstrasse 30，52074。
²亚琛RWTH大学医学院计算基因组研究所，地址：德国亚琛Pauwelsstrasse 30，52074。
^三亚琛RWTH大学医学院临床研究跨学科中心（IZKF），地址：德国亚琛Pauwelsstrasse 30，52074。
⁴亚琛RWTH大学医学院生物化学和分子生物学研究所，地址：德国亚琛Pauwelstrasse 30，52074。luescher@rwth-aachen.de。

^#贡献均等。

PMID： 36513698
预防性维修识别码：第9747801页
内政部： 10.1038/s41598-022-25881-0

组蛋白H3K4甲基转移酶复合物Ash2l亚基的缺失降低启动子处的染色质可及性

米尔娜·巴苏姆等人。科学代表。 2022。

。2022年12月13日；12(1):21506.

doi:10.1038/s41598-022-25881-0。

附属公司

¹亚琛RWTH大学医学院生物化学和分子生物学研究所，地址：德国亚琛Pauwelstrasse 30，52074。
²亚琛RWTH大学医学院计算基因组研究所，地址：德国亚琛Pauwelsstrasse 30，52074。
^三亚琛RWTH大学医学院临床研究跨学科中心（IZKF），地址：德国亚琛Pauwelsstrasse 30，52074。
⁴亚琛RWTH大学医学院生物化学和分子生物学研究所，地址：德国亚琛Pauwelstrasse 30，52074。luescher@rwth-aachen.de。

^#贡献均等。

PMID： 36513698
预防性维修识别码： PMC9747801
内政部： 10.1038/s41598-022-25881-0

摘要

基因表达程序的改变与细胞命运决定密切相关。核心组蛋白的翻译后修饰有助于控制基因表达。组蛋白H3（H3K4）的赖氨酸4甲基化与活性启动子和基因转录相关。这种修饰是由KMT2甲基转移酶催化的，它需要与4个核心亚基WDR5、RBBP5、ASH2L和DPY30相互作用才能发挥催化活性。Ash2l对生物体的发育和组织内环境稳定是必要的。在小鼠胚胎成纤维细胞（MEFs）中，Ash2l的缺失导致基因抑制，引发衰老表型。我们现在发现，Ash2l敲除后，H3K4单甲基化和三甲基化（分别为H3K4me1和me3）均被解除管制。特别是，启动子处H3K4me3的缺失与基因抑制相关，尤其是在CpG岛启动子处。Ash2l缺失导致组蛋白H3负载量增加，启动子处染色质可及性降低，同时伴有抑制性增加和活性组蛋白标记减少。此外，我们观察到，随着Ash2l损失，CTCF的结合发生了变化。在启动子相关位点和基因间位点分别观察到丢失和获得结合。因此，Ash2l的丢失和H3K4me3的减少与染色质可及性和转录因子结合的改变有关。这些发现有助于更详细地了解H3K4me3丢失和相关基因转录抑制的机制后果，从而了解观察到的细胞后果。

PubMed免责声明

利益冲突声明

作者声明没有相互竞争的利益。

数字

图1
启动子处的H3K4me3和me1因Ash2l损失而解除管制。(一)使用抗H3K4me3和me1野生型（WT）抗体进行ChIP-seq分析*阿什2l*^{飞行/飞行}（KO）永生化成纤维细胞（iMEF1和2）孵育 ± 热处理5天。显示获得或丢失信号的站点总数（logFC > 0.58和信号 > 20读）。(b)ChIP-seq数据如面板A所示。分析启动子处获得和丢失的H3K4me3和me1信号（± 3000个基点；logFC（日志FC） > 0.58和信号 > 20读）。未观察到H3K4me3增益。两个分数都不及格的推荐人很少。(**c（c）**)使用DeepTools生成的热图，显示在有无Ash2l（± HOT）所有带注释的成绩单，单位为mm9。(d日)KO2细胞处理后的ChIP-qPCR实验 ± 热处理5天。平均值 ± 显示重复测量的4个独立实验的SD(* < 0.05, ** < 0.01, *** < 0.001). (**e（电子）**)启动子根据其H3K4me3水平进行分类。生成了三个类别，并显示了每个类别中的启动子数量。(如果)启动子（± 3000bp的TSS）与高、中和低H3K4me3信号的H3K4me1和H3K4me3的改变以及相应基因的表达变化进行比较。(克)将表达上调或下调或无变化的基因与其启动子处H3K4me3的变化进行比较。

图2
CpG岛启动子优先受到Ash2l缺失的影响。(一)基因启动子区TATA、GC和CCAAT盒的存在（-1000至 + 100 bp）上调或下调。Kolmogorov–Smirnov试验：** < 0.01; ns，不显著。(b)上调或下调基因以及表达没有显著变化的基因启动子中的假定转录因子结合位点（Ø）。所示为TATA盒和GC盒，以及优先发现AP1蛋白（AP1）结合位点和与GC-rich序列（GC）相互作用的因子的区域。此外，还显示了CTCF和CTCFL结合位点。(**c（c）**)高、中或低H3K4me3启动子的推测转录因子结合位点。指示地点如面板所述(b). (d日)所示为在KO1和KO2细胞中上调或下调或未受影响的基因的CpG岛启动子百分比，以应对Ash2l丢失（上调：KO1中176个基因，KO2中206个基因；下调：KO1的1118个基因，和KO2中1600个基因）；未改变：KO1里的35911个基因，以及KO2里的35399个基因）。带Yates校正的Chi-square，双尾：*** < 0.001. (**e（电子）**,如果)分析了三个启动子为强CGI的基因，以确定是否存在所示的组蛋白标记（面板**e（电子）**)和H3占用（面板如果)使用经处理的KO2细胞的ChIP-qPCR ± 热处理5天。平均值 ± 标准偏差（n = 4–6）(* < 0.05, *** < 0.001). (克)iMEF KO2细胞中指示基因启动子区组蛋白H3 ChIP-qPCR ± 热处理5天。兔IgG作为对照。平均值 ± 标准偏差（n = 6）已给出(* < 0.05, ** < 0.01, *** < 0.001).

图3
Ash2l损失导致染色质致密。(一)使用Deseq2（q）进行差异分析后定义的丢失和获得的ATAC站点 < 0.05; 日志2FC > 0.4）在启动子处进行分析（± 3000 bp TSS），以及基因内和基因间区域。(b)使用DeepTools生成的热图，显示在有无Ash2l（± HOT）在mm9（± 3000 bp TSS）。(**c（c）**)比较在Ash2l存在或不存在的情况下H3K4me3缺失启动子的ATAC染色质可及性的热图（± 热）。(d日)上调或下调或表达不变的基因的启动子对 ± 通过ATAC-seq方法评估HOT治疗的可及性。(**e（电子）**)使用RGT-HINT对ATAC-seq数据集中的转录因子（TF）足迹及其差异分析进行了研究。红色为具有1000多个结合位点的TF，其可及性发生改变（q < 0.05）。补充表S4中给出了这些站点的摘要。(如果)根据面板中的定义，当KO2中的Ash2l损失时，两个TF的折线图显示失去活性（CTCF和ATF7的结合增加），两个具有增加活性（NFYA和Dux的结合减少）的TF(**e（电子）**).

图4
CTCF结合位点的可及性因Ash2l损失而改变。(一)处理7天的KO2细胞（2个重复）的ChIP-seq分析 ± 热。HOT和中检测到的所有CTCF结合位点 + HOT处理的细胞被分组为启动子（TSS ± 3000bp）、基因内和基因间区域。(b)使用Deseq2（q）进行差异分析后定义的CTCF结合位点的丢失和获得 < 0.05; logFC（日志FC） > 1）面板中显示的三个区域(一). (**c（c）**)在TSS附近失去和获得CTCF峰值。该区域在TSS两侧分为三个间隔，直到1 kb，从1–2 kb和从2–3 kb。(d日)获得或失去结合或未受影响的位点的CTCF ChIP-qPCR。指出了相关基因。基因间位点（左侧）位于第8号染色体（Chr8:3955,70-3956485）和第12号染色体（Chr12:89947682-89948082）（分别位于左栏和右栏）上。

图5
启动子处CTCF峰的丢失伴随着H3K4me3的丢失和染色质致密化的增加。(一)热图显示以获得的CTCF结合位点（q）为中心的归一化ATAC-seq信号 < 0.05; logFC（日志FC） > 1）分组为启动子（± 3000 bp TSS），以及基因内和基因间区域。(b)热图显示了以丢失的CTCF结合位点为中心的标准化ATAC-seq信号，如面板中所示(一). (**c（c）**)热图显示以获得和丢失的CTCF结合位点（q）为中心的归一化H3K4me3信号 < 0.05; 日志2FC > 1; ± 3000个基点）。

请参阅PMC中的此图像和版权信息

类似文章

PROTAC诱导ASH2L降解后组蛋白标记、染色质可及性和基因表达的顺序解除调控。
Barsoum M、Sayadi-Boroujeni R、Stenzel AT、Bussmann P、Lüscher-Firzlaff J和Lüscher B。 Barsoum M等人。科学代表2023年12月19日；13(1):22565. doi:10.1038/s41598-023-49284-x。科学报告2023。 PMID：38114530 免费PMC文章。
H3K4甲基转移酶复合物的Ash2l核心亚基缺失后的衰老诱导。
Bochyn ska A、Stenzel AT、Sayadi Boroujeni R、Kuo CC、Barsoum M、Liang W、Bussmann P、Costa IG、Lüscher-Firzlaff J、Líscher B。 Bochyn ska A等人。核酸研究2022年8月12日；50(14):7889-7905. doi:10.1093/nar/gkac591。核酸研究2022。 PMID：35819198 免费PMC文章。
KMT2组蛋白H3赖氨酸4甲基转移酶/COMPASS复合物与染色质的相互作用模式。
Bochyn ska A、Lüscher-Firzlaff J和Lücher B。 Bochyn ska A等人。细胞。2018年3月2日；7(3):17. doi:10.3390/cells7030017。细胞。2018 PMID：29498679 免费PMC文章。审查。
MYC与trithorax蛋白ASH2L的相互作用通过调节H3K27修饰促进基因转录。
Ullius A、Lüscher-Firzlaff J、Costa IG、Walsemann G、Forst AH、Gusmao EG、Kapelle K、Kleine H、Kremmer E、Vervoorts J、Lúscher B。 Ullius A等人。核酸研究2014年6月；42(11):6901-20. doi:10.1093/nar/gku312。Epub 2014年4月29日。核酸研究2014。 PMID：24782528 免费PMC文章。
WDR5-RbBP5-ASH2L-DPY30（WRAD）复合物在SET1组蛋白甲基转移酶家族功能中的多种作用。
Ali A，Tyagi S。 Ali A等人。生物科学杂志。2017年3月；42(1):155-159. doi:10.1007/s12038-017-9666-9。生物科学杂志。2017 PMID：28229975 审查。

查看所有类似文章

引用人

PROTAC诱导ASH2L降解后组蛋白标记、染色质可及性和基因表达的顺序解除调控。
Barsoum M、Sayadi-Boroujeni R、Stenzel AT、Bussmann P、Lüscher-Firzlaff J和Lüscher B。 Barsoum M等人。科学代表2023年12月19日；13(1):22565. doi:10.1038/s41598-023-49284-x。科学报告2023。 PMID：38114530 免费PMC文章。
RGT：用于高通量调控基因组学数据综合分析的工具箱。
Li Z、Kuo CC、Ticconi F、Shaigan M、Gehrmann J、Gusmao EG、Allhoff M、Manolov M、Zenke M、Costa IG。 Li Z等。 BMC生物信息学。2023年3月6日；24(1):79. doi:10.1186/s12859-023-05184-5。 BMC生物信息学。2023 PMID：36879236 免费PMC文章。

工具书类

1. Bannister AJ，Kouzarides T.组蛋白修饰对染色质的调节。细胞研究2011；21:381–395. doi:10.1038/cr.2011.22。-内政部-项目管理咨询公司-公共医学
1. Zentner GE，Henikoff S.通过组蛋白修饰调节核小体动力学。自然结构。分子生物学。2013;20:259–266. doi:10.1038/nsmb.2470。-内政部-公共医学
1. Morgan MAJ，Shilatifard A.重新评估组蛋白修饰酶及其相关染色质修饰在转录调控中的作用。自然遗传学。2020;52:1271–1281. doi:10.1038/s41588-020-00736-4。-内政部-公共医学
1. Shilatifard A.组蛋白H3K4甲基化酶的COMPASS家族：发育和疾病发病机制的调节机制。每年。生物化学版。2012;81:65–95. doi:10.1146/annurev-biochem-051710-134100。-内政部-项目管理咨询公司-公共医学
1. Jiang H.SET1/MLL复合物核心亚基在发育和疾病中的复合活性。Bba-Gene Regul.公司。机械。2020;1863:194560. doi:10.1016/j.bbagrm.2020.194560。-内政部-项目管理咨询公司-公共医学

出版物类型

行动

LinkOut-更多资源

全文源
其他
- NCI CPTAC分析门户

[1] Bannister AJ，Kouzarides T.组蛋白修饰对染色质的调节。细胞研究2011；21:381–395. doi:10.1038/cr.2011.22。-内政部-项目管理咨询公司-公共医学

[2] Bannister AJ，Kouzarides T.组蛋白修饰对染色质的调节。细胞研究2011；21:381–395. doi:10.1038/cr.2011.22。-内政部-项目管理咨询公司-公共医学

[3] Zentner GE，Henikoff S.通过组蛋白修饰调节核小体动力学。自然结构。分子生物学。2013;20:259–266. doi:10.1038/nsmb.2470。-内政部-公共医学

[4] Zentner GE，Henikoff S.通过组蛋白修饰调节核小体动力学。自然结构。分子生物学。2013;20:259–266. doi:10.1038/nsmb.2470。-内政部-公共医学

[5] Morgan MAJ，Shilatifard A.重新评估组蛋白修饰酶及其相关染色质修饰在转录调控中的作用。自然遗传学。2020;52:1271–1281. doi:10.1038/s41588-020-00736-4。-内政部-公共医学

[6] Morgan MAJ，Shilatifard A.重新评估组蛋白修饰酶及其相关染色质修饰在转录调控中的作用。自然遗传学。2020;52:1271–1281. doi:10.1038/s41588-020-00736-4。-内政部-公共医学

[7] Shilatifard A.组蛋白H3K4甲基化酶的COMPASS家族：发育和疾病发病机制的调节机制。每年。生物化学版。2012;81:65–95. doi:10.1146/annurev-biochem-051710-134100。-内政部-项目管理咨询公司-公共医学

[8] Shilatifard A.组蛋白H3K4甲基化酶的COMPASS家族：发育和疾病发病机制的调节机制。每年。生物化学版。2012;81:65–95. doi:10.1146/annurev-biochem-051710-134100。-内政部-项目管理咨询公司-公共医学

[9] Jiang H.SET1/MLL复合物核心亚基在发育和疾病中的复合活性。Bba-Gene Regul.公司。机械。2020;1863:194560. doi:10.1016/j.bbagrm.2020.194560。-内政部-项目管理咨询公司-公共医学

[10] Jiang H.SET1/MLL复合物核心亚基在发育和疾病中的复合活性。Bba-Gene Regul.公司。机械。2020;1863:194560. doi:10.1016/j.bbagrm.2020.194560。-内政部-项目管理咨询公司-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

组蛋白H3K4甲基转移酶复合物Ash2l亚基的缺失降低启动子处的染色质可及性

附属公司

组蛋白H3K4甲基转移酶复合物Ash2l亚基的缺失降低启动子处的染色质可及性

作者

附属公司

摘要

利益冲突声明

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

摘要

利益冲突声明

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