跳到主页内容
美国国旗

美国政府的官方网站

Dot政府

gov意味着它是官方的。
联邦政府网站通常以.gov或.mil结尾。之前分享敏感信息，确保你在联邦政府网站。

Https系统

该站点是安全的。
这个https（https）：//确保您连接到官方网站，并且您提供的任何信息都是加密的并安全传输。

访问密钥 NCBI主页 MyNCBI主页 主要内容 主导航
.2015年2月；199(2):423-33.
doi:10.1534/genetics.114.172874。 Epub 2014年12月22日。

组蛋白H3二甲基化赖氨酸79的有丝分裂积累对人类细胞有丝分裂期间维持基因组完整性至关重要

布伦特·J·古皮 1, 柯克·J·麦克马纳斯 2
附属公司

组蛋白H3的二甲基化赖氨酸79的有丝分裂积累对于维持人类细胞有丝分裂过程中的基因组完整性很重要

布伦特·J·古皮等。 遗传学. 2015年2月.

摘要

基因组稳定性的丧失是导致几乎所有肿瘤类型发展和进展的早期事件。最近的研究表明，某些组蛋白翻译后修饰表现出与有丝分裂相一致的动态和全局丰度增加，并在维持基因组稳定性方面发挥重要作用。组蛋白H2B在赖氨酸120的泛素化（H2Bub1）由RNF20调节，RNF20是一种E3泛素连接酶，在许多肿瘤类型中发生改变。通过进化上保守的反式甾酮途径，H2Bub1是组蛋白H3的赖氨酸4（H3K4me2）和79（H3K79me2）随后发生下游二甲基化事件的必要先决条件。尽管RNF20在肿瘤发生中所起的作用已经引起了人们的广泛关注，但转甾酮途径的下游成分H3K4me2和H3K79me2及其对基因组稳定性的潜在贡献仍然被忽视。在本研究中，我们采用单细胞成像和生物化学方法来研究RNF20、H2Bub1、H3K4me2和H3K79me2在整个细胞周期中的空间和时间模式，特别关注有丝分裂。我们发现H2Bub1、H3K4me2和H3K79me2在整个细胞周期中表现出不同的时间进展模式。最值得注意的是，我们证明H3K79me2是一种高度动态的组蛋白翻译后修饰，在有丝分裂期间以H2Bub1诱导依赖的方式达到最大丰度。使用RNAi和化学遗传学方法，我们确定DOT1L是H3K79me2有丝分裂相关增加所需的组蛋白甲基转移酶。我们还证明，有丝分裂H3K79me2水平的丢失与染色体数量的增加和有丝分裂缺陷的增加有关。总的来说，这些数据表明，有丝分裂期间的H3K79me2动力学通常是维持基因组稳定性所必需的，并进一步表明有丝分裂过程中H3K79 me2的丢失是导致肿瘤发展和进展的致病事件。

关键词：DOT1L；H2Bub1；H3K79me2；RNF20；染色体不稳定性；有丝分裂增加。

PubMed免责声明

数字

图1
图1
RNF20在有丝分裂细胞的间期染色质中进行空间重定位。（A） 用抗RNF20抗体免疫荧光标记并用DAPI复染的异步HCT116细胞的代表性去卷积图像（绿色）。箭头表示有丝分裂细胞，而箭头表示早期G1细胞。棒材，5μm。（B） 高分辨率（63×）去卷积图像描绘了RNF20（绿色）在细胞周期各个阶段的时间和空间进展模式（如图所示）。请注意，图像是使用相同的曝光时间获得的，因此可以在不同的细胞周期阶段之间进行定性比较。棒材，2μm。（C） Western blot描绘了从异步（A）和有丝分裂富集（M，诺卡唑处理）HCT116人群中分离的RNF20的类似水平。进行了半定量分析，数字表明RNF20水平在归一化到相应的负荷控制（α-微管蛋白）后相对丰度。
图2
图2
在有丝分裂期间，H2Bub1的全球丰度急剧下降。（A） 异步HCT116细胞的代表性去卷积图像，用抗H2Bub1抗体免疫荧光标记（绿色）并用DAPI反染（红色）。箭头表示有丝分裂细胞。棒材，5μm。（B） 高分辨率（63×）去卷积图像描绘了H2Bub1（绿色）在细胞周期各个阶段的时间和空间进展模式（如图所示）。请注意，图像是使用相同的曝光时间获得的，因此可以在不同阶段之间进行定性比较。棒材，2μm。（C） Western blot分析描述了异步（A）和有丝分裂富集（M）HCT116群体中H2Bub1的全球丰度。进行了半定量分析，数字表明在归一化到相应的负荷控制（CPTS）后H2Bub1的相对丰度。
图3
图3
H3K4me2的全球丰度在整个细胞周期中保持相对稳定。（A） 异步HCT116细胞的代表性去卷积图像，用抗H3K4me2抗体（绿色）免疫荧光标记，并用DAPI（红色）复染。箭头表示有丝分裂细胞。棒材，5μm。（B） 高分辨率（63×）去卷积图像描绘了H3K4me2（绿色）在整个细胞周期中的时间和空间进展模式（如图所示）。请注意，图像是使用相同的曝光时间获得的，因此可以在不同阶段之间进行定性比较。棒材，2μm。（C） Western blot显示异步（A）和有丝分裂富集（M）人群中H3K4me2水平相似。进行了半定量分析，数字表明H3K4me2在归一化至相应的负荷控制（CPTS）后的相对丰度。
图4
图4
在有丝分裂期间，H3K79me2的全球丰度急剧增加。（A） 用抗H3K79me2抗体标记并用DAPI复染的HCT116细胞的代表性去卷积图像（绿色）。箭头表示有丝分裂细胞。棒材，5μm。由于间期细胞中H3K79me2的水平较低，因此呈现了两张图像，其中独立地优化了暴露时间，以显示有丝分裂细胞（左）或间期细胞（右）内H3K79me2的丰度。请注意，右侧面板中的有丝分裂细胞随着暴露时间的延长而饱和。（B） 高分辨率（63×）去卷积图像描绘了H3K79me2（绿色）在整个细胞周期中的时间和空间进展模式（如图所示）。棒，2μm。（C） 描述统计显著增长的条形图(****P（P）-值<0.0001），根据非同步和未处理细胞群的单细胞半定量成像显微镜显示，有丝分裂细胞内的平均归一化H3K79me2信号强度（±SD）。（D） Western blot显示，相对于异步（a）和主要间期群体，有丝分裂富集（M）群体中H3K79me2的全球丰度显著增加。进行了半定量分析，并显示了归一化至相应负荷控制（CPTS）后H3K79me2的相对丰度。
图5
图5
DOT1L的表达和功能是H3K79me2中有丝分裂特异性增加所必需的。（A） 用单个（siDOT1L-1至-4）或集合（siDOTIL-P）siRNA双链相对于对照（siGAPDH）沉默后，描绘DOT1L丰度的Western blot。进行了半定量分析，并给出了DOT1L在归一化为相应的负荷控制（α-微管蛋白）后的相对丰度。（B） 描述统计显著性的条形图(****P（P）-与对照组相比，DOT1L沉默（转染后48小时，左）或抑制（2小时处理，右）细胞中DAPI正常化H3K79me2总信号强度的平均值降低。注意，只有来自有丝分裂细胞的H3K79me2信号强度被成像、量化和呈现。（C） Western blot显示H3K79me2在异步、主要为间期细胞（A）或有丝分裂富集（M）的对照（siGAPDH）或DOT1L（siDOT1L）沉默细胞群体中的全球丰度。暴露时间经过优化，以显示有丝分裂的H3K79me2信号，而不是异步群体中的信号。进行了半定量分析，并显示了归一化至相应负荷控制（CPTS）后H3K79me2的相对丰度。注意，相对于GAPDH沉默的对照组，DOT1L沉默细胞中有丝分裂富集人群中H3K79me2的丰度大幅下降。（D） Western blot显示SGC0946治疗（48小时治疗）后H3K79me2水平显著下降，特别是在有丝分裂富集（M）人群中。印迹标记为从异步（主要是间期）细胞中采集的蛋白质的C（E）蛋白印迹，描述RNF20和DOT1L沉默以及SGC0946治疗（48小时治疗）后相对于siGAPDH对照组所示蛋白质和组蛋白PTM的相对丰度。进行了半定量分析，并显示了H3K79me2在归一化至相应H3负荷控制后的相对丰度。请注意，RNF20/H2Bub1缺失与间期细胞内H3K79me2的减少有关，这支持了反式-组蛋白途径。（F） Western blot表明RNF20沉默（siRNF20）不会影响H3K79me2的全球丰度，特别是在有丝分裂细胞内相对于对照组（siGAPDH）。进行了半定量分析，并显示了归一化到相应的负荷控制（CPTS）后H3K79me2的相对丰度，表明存在解偶联反式-有丝分裂细胞内的组蛋白通路。
图6
图6
有丝分裂期间H3K79me2水平降低与染色体数目增加和有丝分裂缺陷有关。（A） DAPI染色有丝分裂染色体的代表性图像从对照（siGAPDH或DMSO）或实验（siDOT1L或SGC0946）条件传播。每个排列中包含的染色体数量显示在右下角。（B） 散点图描述了核型稳定的HCT116细胞经指定的siRNAs或化学品处理后的总染色体数分布（48小时处理）。在每种情况下，共统计了100条有丝分裂染色体的传播，并且在每个图的底部显示了>45条染色体的有丝分裂传播的百分比。A和B中使用和呈现的细胞群来源于图5、C和D中所示用于H3K79me2的蛋白质印迹定量的相同群体。（C）DOT1L沉默和抑制（48小时处理）后，异常有丝分裂数量的增加与H3K79me2的整体损失有关。有代表性的图像描绘了有丝分裂细胞内H3K79me2耗竭后观察到的三种典型异常有丝分裂事件，包括聚集错误（上象限）、后期桥（左下象限）和滞后染色体（右下象限）。棒材，4μm。（D） 条形图显示了DOT1L沉默和SGC0946治疗后有丝分裂缺陷相对于对照组的增加。
请参阅PMC中的此图像和版权信息

类似文章

查看所有类似文章

引用人

查看所有“被引用”文章

工具书类

    1. Ahmad K.，Henikoff S.，2002年。组蛋白变体H3.3通过复制无关的核小体组装标记活性染色质。分子细胞9:1191–1200。-公共医学
    1. Barber T.D.、McManus K.、Yuen K.W.、Reis M.、Parmigiani G.等人，2008年。染色体内聚缺陷可能是人类结直肠癌染色体不稳定性的基础。程序。国家。阿卡德。科学。美国105:3443–3448。-项目管理咨询公司-公共医学
    1. Barry E.R.、Krueger W.、Jakuba C.M.、Veilleux E.、Ambrosi D.J.等人，2009年。ES细胞周期的进展和分化需要组蛋白甲基转移酶Dot1L的作用。干细胞27:1538-1547。-项目管理咨询公司-公共医学
    1. Bui H.T.，Yamaoka E.，Miyano T.，2004年。组蛋白H3（Ser10）磷酸化参与猪卵母细胞中不含Cdc2激酶的染色体凝聚和丝裂原活化蛋白激酶激活。生物学繁殖。70: 1843–1851.-公共医学
    1. Byvoet P.、Shepherd G.R.、Hardin J.M.、Noland B.J.，1972年。培养哺乳动物细胞组蛋白组分中标记甲基的分布和周转。架构（architecture）。生物化学。生物物理学。148: 558–567.-公共医学

出版物类型