Functional dissection of Drosophila melanogaster SUUR protein influence on H3K27me3 profile

doi:10.1186/s13072-017-0163-z

.2017年12月1日；10(1):56.

doi:10.1186/s13072-017-0163-z。

果蝇SUUR蛋白对H3K27me3谱的影响

奥尔加五世波苏克¹, 丹尼尔·马克西莫夫¹, 彼得·普·拉克蒂诺夫¹, 德米特里·科里亚科夫^1 2, 斯蒂芬·贝尔亚金^三 4

附属机构

¹基因组学实验室，分子和细胞生物学研究所SB RAS，俄罗斯新西伯利亚，拉夫伦捷夫大街8/2号，630090。
²新西伯利亚国立大学，俄罗斯新西伯利亚皮罗戈夫街2号。
^三俄罗斯新西伯利亚Lavrentyev大街8/2号分子和细胞生物学研究所基因组实验室，邮编：630090。belyakin@mcb.nsc.ru。
⁴新西伯利亚国立大学，俄罗斯新西伯利亚皮罗戈夫街2号。belyakin@mcb.nsc.ru。

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果蝇SUUR蛋白对H3K27me3谱的影响

奥尔加五世波苏克等。表观遗传学染色质. 2017.

.2017年12月1日；10(1):56.

doi:10.1186/s13072-017-0163-z。

作者

奥尔加五世波苏克¹, 丹尼尔·马克西莫夫¹, 彼得·普·拉克蒂诺夫¹, 德米特里·科尔亚科夫^1 2, 斯蒂芬·贝尔亚金^三 4

附属机构

¹俄罗斯新西伯利亚Lavrentyev大街8/2号分子和细胞生物学研究所基因组实验室，邮编：630090。
²新西伯利亚国立大学，俄罗斯新西伯利亚皮罗戈夫街2号。
^三基因组学实验室，分子和细胞生物学研究所SB RAS，俄罗斯新西伯利亚，拉夫伦捷夫大街8/2号，630090。belyakin@mcb.nsc.ru。
⁴新西伯利亚国立大学，俄罗斯新西伯利亚皮罗戈夫街2号。belyakin@mcb.nsc.ru。

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摘要

背景：在真核生物中，异染色质在细胞周期的S期后期复制，并含有组蛋白的特定共价修饰。在果蝇中发现的SuUR突变使异染色质比野生型更早复制，并降低了抑制性组蛋白修饰的水平。SUUR蛋白与移动复制叉有关，显然是通过与PCNA的相互作用。SUUR对异染色质复制和组成影响的生物学过程尚不清楚。

结果：在这里，我们对H3K27me3水平上的SUUR蛋白效应进行了功能解剖。使用基于隐藏Markow模型的算法，我们揭示了具有异常特征的SuUR敏感染色体区域：它们不包含Polycomb，需要SuUR功能来维持H3K27me3水平。我们测试了SUUR蛋白在可能影响这些区域H3K27me3组蛋白水平的机制中的作用。我们发现，SUUR不影响胚胎发生过程中H3K27me3模式的初始形成或染色体中的多梳分布。我们还排除了SUUR对组蛋白基因表达及其参与DSB修复的可能影响。

结论：所得结果支持SUUR蛋白在染色体复制过程中参与异染色质维持的观点。提出了一个解释主要SUUR相关表型的模型。

关键词：果蝇；表观遗传；H3K27me3；异染色质；多梳；复制。

PubMed免责声明

数字

图1
苏尔突变影响H3K27me3水平独立于局部重复不足。一H3K27me3水平下降的染色体区域示例苏尔突变，但在野生型中完全多化。与低重复区域71C和64C相比。聚合数据取自[13]。箭头显示了用于验证这些区域多化水平的qPCR引物的位置。用HMM识别的蓝色阴影标记SSR。b条HMM识别的SSR显示H3K27me3水平在苏尔突变。与1000个随机染色体区域相比。**c（c）**SSR中多化水平的qPCR分析，如(一)

图2
H3K27me3剖面不受苏尔早期胚胎的突变。H3K27me3在一些SSR、0-4-h胚胎和野生型菌株唾液腺中的分布示例苏尔突变体。未发生重大变化苏尔与唾液腺相比，胚胎发生突变。箭头显示Pc-结合位点在75C中的位置，在野生型和苏尔突变体（见下文）

图3
SSR不含Pc蛋白，而SNR代表PRC1结构域。一SSRs（蓝色阴影）没有Pc结合，例如染色体2L的10Mb跨度。SNRs（见正文）与Pc结合结构域（箭头）匹配。H3K27me3剖面以分位数标准化对数表示₂（IP/inp）值。Pc DamID剖面显示为日志₁₀（P）单位，其中P显著性水平通过Fisher精确检验评估。虚线表示Pc富集的FDR=0.5水平。蓝色阴影显示SSR的位置，箭头指向SNR。b条野生型菌株唾液腺和苏尔突变体。SNR显示为蓝色，SSR显示为红色。Pc DamID信号显示为日志₁₀（P）单位，其中P显著性水平通过Fisher精确检验评估。**c（c）**基因组中SSR、SNR和1000个随机区域的Pc峰值密度。苏尔突变不影响Pc分布，也不影响SSR和SNR。d日野生型菌株唾液腺中分位数正常化H3K27me3 ChIP-ChIP数据的散点图*SuUR公司*突变体。SNR显示为蓝色，SSR显示为红色。刻度为对数₂（IP/inp）值。**e（电子）**根据[5]的分类，Kc167细胞中与SSR和SNR相对应的基因组区域显示了染色质类型的特征分布

图4
SSR和SNR都含有SUUR蛋白。一DamID图谱检测SSR（蓝色阴影）和SNR（黑色框架）中的SUUR蛋白。显示了染色体3R的600-kb片段。H3K27me3剖面以分位数标准化对数表示₂（IP/inp）值。SUUR和Pc-DamID剖面显示为日志₁₀（P）单位，其中P显著性水平通过Fisher精确检验评估。虚线表示Pc富集的FDR=0.5水平。b条基因组中SSR、SNR和1000个随机区域的SUUR峰值密度

图5
*最大连续性* ^G43公司突变体增加了复制不足区域的多化。一,b条使用qPCR在25A和75C两个低重复区域建立了多态性图谱*毫微克* ^G43公司突变体（红色）和它们的野生型同胞（蓝色）。**c（c）**用qPCR评估着丝粒周围异染色质标签的多态性水平。虽然位于中心周围异染色质中，*千兆比特5*该基因在所有基因型中都是100%多基因化的，并显示出来进行比较。*毫微克* ^G43公司突变影响着丝粒周围异染色质和散布在染色体臂上的复制晚期区域的重复不足

图6
解释SUUR对H3K27me3在多基因染色体中维持和重复不足的影响的方案。一本研究中检查的可能影响H3K27me3的机制苏尔突变体。b条在野生型中，SUUR有助于染色质维持，其方式是延迟复制叉，以重新建立富含H3K27me3的染色质上下文。这将导致大多数扩展SSR和SNR中的重复数据不足。PRC也作用于SNR并产生H3K27甲基化。**c（c）**在苏尔突变体，SUUR依赖性染色质维持失活，因此复制更有效，而H3K27me3在SSR中丢失。在SNR中，H3K27me3水平由常驻PRC重建。下面是多线染色体的示意图。红点-H3K27me3组蛋白

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