Plant HP1 protein ADCP1 links multivalent H3K9 methylation readout to heterochromatin formation

doi:10.1038/s41422-018-0104-9

.2019年1月；29(1):54-66.

doi:10.1038/s41422-018-0104-9。 Epub 2018年11月13日。

植物HP1蛋白ADCP1将多价H3K9甲基化读数与异染色质形成联系起来

附属公司

¹教育部蛋白质科学重点实验室，北京结构生物学高级创新中心，清华大学生命科学学院清华-北京生命科学联合中心，北京，100084。
²清华大学医学院基础医学系，北京，100084。
^三教育部蛋白质科学重点实验室，北京结构生物学高级创新中心，清华大学生命科学学院清华-北京生命科学联合中心，北京，100084。plli_lab@biomed.tsinghua.edu.cn。
⁴教育部蛋白质科学重点实验室，北京结构生物学高级创新中心，清华大学生命科学学院清华-北京生命科学联合中心，北京，100084。sunqianwen@tsinghua.edu.cn。
⁵教育部蛋白质科学重点实验室，北京结构生物学高级创新中心，清华大学生命科学学院清华-北京生命科学联合中心，北京，100084。lht@tsinghua.edu.cn。
⁶清华大学医学院基础医学系，北京，100084。lht@tsinghua.edu.cn。

PMID： 30425322
预防性维修识别码： PMC6318295型
内政部： 10.1038/s41422-018-0104-9

植物HP1蛋白ADCP1将多价H3K9甲基化读数与异染色质形成联系起来

赵帅（Shuai Zhao）等。单元格Res. 2019年1月.

.2019年1月；29(1):54-66.

doi:10.1038/s41422-018-0104-9。 Epub 2018年11月13日。

作者

赵帅（Shuai Zhao）^1 2, 玲玲程¹, 高一飞¹, 张柏超^1 2, 郑向东^1 2, 王亮（Liang Wang）¹, 李皮龙^三, 孙倩文⁴, 李海涛^5 6

附属公司

¹教育部蛋白质科学重点实验室，北京结构生物学高级创新中心，清华大学生命科学学院清华-北京生命科学联合中心，北京，100084。
²清华大学医学院基础医学系，北京，100084。
^三教育部蛋白质科学重点实验室，北京结构生物学高级创新中心，清华大学生命科学学院清华-北京生命科学联合中心，北京，100084。plli_lab@biomed.tsinghua.edu.cn。
⁴教育部蛋白质科学重点实验室，北京结构生物学高级创新中心，清华大学生命科学学院清华-北京生命科学联合中心，北京，100084。sunqianwen@tsinghua.edu.cn。
⁵教育部蛋白质科学重点实验室，北京结构生物学高级创新中心，清华大学生命科学学院清华-北京生命科学联合中心，北京，100084。lht@tsinghua.edu.cn。
⁶清华大学医学院基础医学系，北京，100084。lht@tsinghua.edu.cn。

PMID： 30425322
预防性维修识别码： PMC6318295型
内政部： 10.1038/s41422-018-0104-9

摘要

异染色质蛋白1（HP1）通过其保守的色域识别组蛋白H3赖氨酸9甲基化（H3K9me），并维持从裂变酵母到哺乳动物的异染色素。然而，在拟南芥中，类异染色质蛋白1（LHP1）识别并与H3K27me3共定位全基因组，是Polycomb蛋白的功能同源物。这就提出了一个问题，即植物中是否存在真正的HP1同源物。在此，我们报道了在拟南芥中发现的ADCP1，一种植物特异性三串联Agenet蛋白，作为多价H3K9me读取器，并通过调节H3K9和DNA甲基化水平确定ADCP1对异染色质形成和转座子沉默至关重要。结构研究揭示了串联Agenet对ADCP1进行H3K9me特异性识别的分子基础。与人类HP1α和苍蝇HP1a类似，ADCP1介导异染色质相分离。我们的结果表明，尽管ADCP1具有不同的结构域组成，但它在植物中收敛地进化为HP1等效蛋白来调节异染色质的形成。

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
ADCP1的域结构和绑定属性。一与H3K9me2肽结合的“王室”蛋白质的表面等离子体共振成像分析。200s-500s为联想期；500s-800s为解离相。b条ADCP1的域体系结构。**c（c）**H3（1-15）K9me1/2/3肽的ITC拟合曲线滴定到ADCP1的三个串联Agenet结构域。d日不同位点甲基化组蛋白肽的ITC拟合曲线滴定到ADCP1的三个串联Agenet结构域。**e（电子）**磷酸化组蛋白肽滴定到ADCP1三个串联Agenet结构域的ITC拟合曲线

图2
ADCP1识别H3K9me2修改的结构基础。一与H3（1-15）K9me2肽复合物中ADCP1-Agenet 3/4结构域的整体结构。b条ADCP1-Agenet 3/4结构域与H3（1-15）K9me2肽复合物的静电表面图。**c（c）**H3（1-15）K9me2肽与ADCP1-Agenet 3/4结构域的结合细节。d日ADCP1-Agenet结构域中H3K9me1/2修饰的结合囊。**e（电子）**H3（1-15）K9me2肽与ADCP1野生型和突变型Agenet结构域的ITC拟合曲线。N.D.，未检测到

图3
ADCP1与H3K9me2异染色质直接相关。一用pADCP1:ADCP1:GFP转基因植物对间期细胞核进行免疫染色。颜色显示DNA用DAPI（蓝色）、ADCP1-GFP（绿色）和H3K9me2（红色）复染。酒吧 = 2μm。b条ADCP1（黑色）和H3K9me2（红色）在5中的分布*拟南芥*染色体。灰色方框表示每条染色体的着丝粒周围区域。左y轴表示对数₂ADCP1-GFP ChIP-seq信号与Col-0和右y轴的比值表示对数₂Col-0中H3K9me2与H3 ChIP-seq信号的比率。用两个生物复制品的平均值绘制数据，并使用GraphPad Prism的LOESS方法进行平滑处理。**c（c）**选定染色体臂（chr3:9600-9800）和着丝粒周围区域（chr1:13900-14500）中ADCP1和H3K9me2信号的快照。H3K9me2和GFP ChIP-seq信号显示为每千基每百万映射读取数（RPKM）。列0中的GFP ChIP-seq显示为阴性对照。d日H3K9me2和ADCP1-ChIP-seq在ADCP1结合位点（顶部）和H3K9me2结合位点（底部）富集的热图。每行代表一个以峰值中点为中心的6-kb窗口。ADCP1和Col-0显示为日志₂（GFP ChIP/输入），H3K9me2显示为对数₂（H3K9me2/H3）。**e（电子）**H3K9me2标记区域ADCP1 ChIP-seq信号的Metaplots。**（f）**ADCP1富集峰中H3K9me2水平的Metaplot。**g-h（克-小时）**TEs中ADCP1 ChIP-seq信号的Metaplots(克)在蛋白质编码基因中(小时). 所有metaplot均用平均值绘制，阴影表示两个生物复制品的标准偏差

图4
异染色质形成需要ADCP1。一野生型Col-0的DAPI染色细胞核中去凝聚、部分去凝聚（中间）或野生型色心的相对频率，*自动数据处理程序*突变体和ADCP1/ADCP1M互补植物。N个 = 150.左侧显示了DAPI染色的典型核凝结状态。酒吧 = 2 微米。b条35的瞬时表达 S： ADCP1:GFP或35 S： ADCP1M:Col-0原生质体和*suvh456型*.14之后原生质体转化h，观察到GFP信号（绿色显示，DAPI为蓝色）。酒吧 = 2微米。**c（c）**H3K9me2在Col-0和*adcp1型*突变体。d日Col-0中的H3K9me2免疫染色，*自动数据处理程序*突变体和ADCP1/ADCP1M互补植物。酒吧 = 2 微米。**e（电子）**小组中H3K9me2免疫染色的定量d日，强度归一化为核区域。N个 = 50.黑线代表平均值 ± 红色圆圈和灰色圆圈是两个独立的实验。*P（P）*报告了单向方差分析的值。对所有数据进行三次生物复制

图5
ADCP1调节H3K9me2和CHG/CHH甲基化水平以及TE沉默。一TEs（左）中H3K9me2水平和Col-0中蛋白质编码基因（PCG，右）的Metaplotadcp1-1阴影是指两个生物复制品的标准偏差。b条–d日CG甲基化的Metaplots(b条)，CHG公司(**c（c）**)和CHH(d日)在TEs中。**e（电子）**上调TEs中H3K9me2水平的Metaplot。所有元图都用平均值绘制。阴影是指两个生物复制品的标准偏差。**（f）**三个选定转座子元件的所有测序数据的快照。ChIP-seq和RNA-seq信号显示为RPKM，DNA甲基化显示为甲基化胞嘧啶与所有胞嘧啶的比率。克,小时验证Col-0中选定的上调TEs，*自动数据处理程序*RT-qPCR检测突变体和ADCP1/ADCP1M互补植株。用AT3TE6809引物和负RT（-RT）模板进行PCR，作为阴性对照。到的相对表达式*UBC公司*和*GAPDH公司*该基因被归一化为Col-0中的基因。数据显示为日志₂（折叠变化 + 1）。误差线表示6个重复的标准偏差，包括2个生物重复和3个技术重复。圆圈代表原始数据。统计分析采用单因素方差分析，*P（P）* < 0.0001(****)

图6
ADCP1驱动多价H3K9me3核小体阵列相分离。一ADCP1全长、Agenet结构域1-4和Agenet域3-6蛋白的相分离 = 20 微米。b条native，H3K9me3和H3K9 me3S10A NA，bar的电子显微镜图像 = 100 纳米。**c（c）**HP1A、HP1α与H3K9me3 NA形成的液滴。HP1A和HP1α用Alex 568标记，而NA用DAPI拉紧。酒吧 = 20 微米。d日ADCP1与H3K9me3 NA的相分离。ADCP1用Alex 488标记，NA用DAPI拉紧。酒吧 = 20 微米。**e（电子）**相分离的浓度依赖性。酒吧 = 20 微米。显示Alex 488荧光和DAPI染色的合并图像。**（f）**液滴的FRAP。用488激光漂白五个液滴，并记录回收率。对五个液滴中的一个进行了成像，以显示动态。克Aurora B用ADCP1处理H3K9me3 NA和H3K9 me3S10A NA的相分离。酒吧 = 20 微米。小时极光B治疗前后H3K9me3 NA的蛋白质印迹

请参阅PMC中的此图像和版权信息

中的注释

ADCP1：一种新型植物H3K9me2阅读器。
Harris CJ、Jacobsen SE。 Harris CJ等人。 Cell Res.2019年1月；29(1):6-7. doi:10.1038/s41422-018-0119-2。 2019年细胞研究。 PMID：30514899 免费PMC文章。没有可用的摘要。

类似文章

拟南芥LHP1色域识别甲基化组蛋白H3的结构基础。
刘毅，杨X，周M，杨Y，李F，严X，张M，魏Z，秦S，闵J。刘毅等。生物化学杂志。2022年3月；298(3):101623. doi:10.1016/j.jbc.2022.101623。Epub 2022年1月21日。生物化学杂志。2022 PMID：35074427 免费PMC文章。
染色质介导的HP1寡聚反应表明异染色质组装的核小体桥接机制。
Canzio D、Chang EY、Shankar S、Kuchenbecker KM、Simon MD、Madhani HD、Narlikar GJ、Al-Sady B。 Canzio D等人。分子细胞。2011年1月7日；41(1):67-81. doi:10.1016/j.molcel.2010.12.016。分子细胞。2011 PMID：21211724 免费PMC文章。
异染色质化中的植物SET-和RING相关结构域蛋白。
刘S，余Y，阮Y，梅耶D，沃尔夫M，徐L，王N，斯坦梅茨A，沈WH。刘S等。工厂J.2007年12月；52(5):914-26. doi:10.1111/j.1365-313X.2007.03286.x.Epub 2007年9月22日。工厂J.2007。 PMID：17892444
HP1：工作于基因组的异染色质结合蛋白。
曾伟，鲍尔AR Jr，横滨K。曾伟等。表观遗传学。2010年5月16日；5(4):287-92. doi:10.4161/epi.5.4.11683。Epub 2010年5月3日。表观遗传学。2010 PMID：20421743 免费PMC文章。审查。
HP1翻译后修饰如何调节异染色质的形成和维持。
销售Gil R，Vagnarelli P。 Sales-Gil R等人。细胞。2020年6月12日；9(6):1460. doi:10.3390/cells9061460。细胞。2020 PMID：32545538 免费PMC文章。审查。

查看所有类似文章

引用人

综述小RNA在植物跨代非生物胁迫记忆中的潜在作用。
Junaid MD，英国乔杜里大学，英国商学院，哥克塞空军学院，奥兹蒂尔克ZN。 Junaid MD等人。功能整合基因组学。2024年4月11日；24(2):74. doi:10.1007/s10142-024-01354-7。功能整合基因组学。2024 PMID：38600306 审查。
植物减数分裂中的异染色质。
Wang C、Chen Z、Copenhaver GP、Wang Y。 Wang C等人。核心。2024年12月；15(1):2328719. doi:10.1080/19491034.2024.2328719。Epub 2024年3月15日。核心。2024 PMID：38488152 免费PMC文章。审查。
内在无序蛋白质如何导致植物基因沉默。
尚乙，李丙，张欣。 Shang B等人。趋势Genet。2024年3月；40(3):260-275. doi:10.1016/j.tig.2023.12.009。Epub 2024年1月30日。趋势Genet。2024 PMID：38296708 审查。
注意差距：植物染色质可及性的表观遗传调控。
坎德拉·费雷J、迪戈·马汀B、佩雷兹·阿勒芒J、加列戈·巴托洛姆J。 Candela-Ferre J等人。植物生理学。2024年3月29日；194(4):1998-2016. doi:10.1093/plphys/kiae024。植物生理学。2024 PMID：38236303 免费PMC文章。审查。
MBD2在雄性配子发生过程中将DNA甲基化与转座元件沉默耦合。
Wang S、Wang M、Ichino L、Boone BA、Zhong Z、Papareddy RK、Lin EK、Yun J、Feng S、Jacobsen SE。王S等。自然植物。2024年1月；10(1):13-24. doi:10.1038/s41477-023-01599-3。Epub 2024年1月15日。自然植物。2024 PMID：38225352 免费PMC文章。

查看所有“被引用”文章

工具书类

1. Grewal SI，Jia S.异染色质回顾。Nat.Rev.基因。2007年；8:35–46. doi:10.1038/nrg2008。-DOI程序-公共医学
1. Allshire RC，Madhani HD公司。异染色质形成和功能的十大原理。自然修订版分子细胞生物学。2018;19:229–244。doi:10.1038/nrm.2017.119。-DOI程序-项目管理咨询公司-公共医学
1. Maison C，Almouzni G.HP1和异染色质维持动力学。自然修订版分子细胞生物学。2004;5:296–304. doi:10.1038/nrm1355。-DOI程序-公共医学
1. Lachner M、O’Carroll D、Rea S、Mechtler K、Jenuwein T。组蛋白H3赖氨酸9的甲基化为HP1蛋白创建了一个结合位点。自然。2001;410:116–120. doi:10.1038/35065132。-DOI程序-公共医学
1. Bannister AJ等。HP1色域对组蛋白H3上甲基化赖氨酸9的选择性识别。自然。2001;410:120–124. doi:10.1038/35065138。-DOI程序-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

[1] Grewal SI，Jia S.异染色质回顾。Nat.Rev.基因。2007年；8:35–46. doi:10.1038/nrg2008。-DOI程序-公共医学

[2] Grewal SI，Jia S.异染色质回顾。Nat.Rev.基因。2007年；8:35–46. doi:10.1038/nrg2008。-DOI程序-公共医学

[3] Allshire RC，Madhani HD公司。异染色质形成和功能的十大原理。自然修订版分子细胞生物学。2018;19:229–244。doi:10.1038/nrm.2017.119。-DOI程序-项目管理咨询公司-公共医学

[4] Allshire RC，Madhani HD公司。异染色质形成和功能的十大原理。自然修订版分子细胞生物学。2018;19:229–244。doi:10.1038/nrm.2017.119。-DOI程序-项目管理咨询公司-公共医学

[5] Maison C，Almouzni G.HP1和异染色质维持动力学。自然修订版分子细胞生物学。2004;5:296–304. doi:10.1038/nrm1355。-DOI程序-公共医学

[6] Maison C，Almouzni G.HP1和异染色质维持动力学。自然修订版分子细胞生物学。2004;5:296–304. doi:10.1038/nrm1355。-DOI程序-公共医学

[7] Lachner M、O’Carroll D、Rea S、Mechtler K、Jenuwein T。组蛋白H3赖氨酸9的甲基化为HP1蛋白创建了一个结合位点。自然。2001;410:116–120. doi:10.1038/35065132。-DOI程序-公共医学

[8] Lachner M、O’Carroll D、Rea S、Mechtler K、Jenuwein T。组蛋白H3赖氨酸9的甲基化为HP1蛋白创建了一个结合位点。自然。2001;410:116–120. doi:10.1038/35065132。-DOI程序-公共医学

[9] Bannister AJ等。HP1色域对组蛋白H3上甲基化赖氨酸9的选择性识别。自然。2001;410:120–124. doi:10.1038/35065138。-DOI程序-公共医学

[10] Bannister AJ等。HP1色域对组蛋白H3上甲基化赖氨酸9的选择性识别。自然。2001;410:120–124. doi:10.1038/35065138。-DOI程序-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

植物HP1蛋白ADCP1将多价H3K9甲基化读数与异染色质形成联系起来

附属公司

植物HP1蛋白ADCP1将多价H3K9甲基化读数与异染色质形成联系起来

作者

附属公司

摘要

利益冲突声明

数字

中的注释

类似文章

引用人

工具书类

出版物类型

MeSH术语

物质

摘要

利益冲突声明

数字

中的注释

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