Heat Stress Affects H3K9me3 Level at Human Alpha Satellite DNA Repeats

doi:10.3390/genes11060663

.2020年6月18日；11(6):663.

doi:10.3390/genes11060663。

热应激对人类α卫星DNA重复序列中H3K9me3水平的影响

伊西多罗·费利西耶罗^1 2, 安东尼奥·塞尔梅克¹, 朱·埃尔杰卡·佩泽尔¹, 马贾·马图利奇^三, Đur dadica Ugarković¹

附属公司

¹克罗地亚萨格勒布HR-10000 Bijenička 54 Ruder BoškovićInstitute分子生物学系。
²意大利那不勒斯费德里科第二大学医学临床与手科学研究院，途经意大利那不利斯I-80131，Pansini 5。
^三克罗地亚萨格勒布HR-10000萨格勒伯大学科学院生物系。

PMID： 32570830
预防性维修识别码：项目管理委员会7348797
内政部： 10.3390/发电机11060663

热应激对人类α卫星DNA重复序列中H3K9me3水平的影响

伊西多罗·费利西耶罗等。基因（巴塞尔）. 2020.

.2020年6月18日；11(6):663.

doi:10.3390/genes11060663。

作者

伊西多罗·费利西洛^1 2, 安东尼奥·塞尔梅克¹, 泽尔伊卡·佩泽¹, 马贾·马图利奇^三, Đur dadica Ugarković¹

附属公司

¹克罗地亚萨格勒布HR-10000 Bijenička 54 Ruder BoškovićInstitute分子生物学系。
²意大利那不勒斯Federico II大学医学临床与外科学院，途经Pansini 5，I-80131。
^三克罗地亚萨格勒布HR-10000萨格勒伯大学科学院生物系。

PMID： 32570830
预防性维修识别码：项目管理委员会7348797
内政部： 10.3390/发电机11060663

摘要

卫星DNA是一系列串联重复序列，优先组装成结构异染色质内的大阵列，其转录通常被应激条件激活，尤其是热应激。然而，对已测序基因组的生物信息学分析显示，常染色质基因附近散布着单个重复序列或短排列的卫星DNA。在这里，我们分析了热应激时主要人类α-卫星DNA的转录，并在分散的常染色和串联排列的异色α重复序列处跟踪“沉默”H3K9me3和“活跃”H3K4me2/3组蛋白标记的动力学。结果表明，热应激时H3K9me3在α重复序列中富集，这与α卫星DNA转录激活动力学有关，而H3K4me2/3水平没有变化。检测到H3K9me3从常染色α重复序列的插入位点扩散至1-2kb，表明α重复序列是局部染色质结构的调节剂。此外，内含子内含有α重复序列的基因以及与基因间α重复序列最接近的基因的表达在热应激时下调。有必要进行进一步研究，以揭示富含H3K9me3的α重复序列，尤其是位于内含子内的重复序列对其相关基因沉默的可能贡献。

关键词：α卫星DNA；表观遗传学；常染色质；基因沉默；热应激；异染色质；组蛋白修饰；转录。

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利益冲突声明

作者声明没有利益冲突。

数字

图1
分别在42°C下热应激2 h（0 min）、30 min和37°C下恢复1 h后，在标准条件下（无HS），α卫星DNA在细胞系OV-90、MJ90 hTERT、HepG2和Cal 27中的转录动力学。在每个细胞系上进行了两个实验。No表示标准化平均值No值。柱显示两个不同RT-qPCR实验的平均值，一式三份，误差条表示标准偏差。

图2
α卫星重复序列（AR）及其近端区域的H3K9me3水平。(A类)H3K9me3在MJ90 hTERT细胞中α-(B类)α重复29(C类)alpha重复序列19，并在其相邻区域定位到每个AR的0.5–6 kb(天)内含子α卫星重复序列1、14、18、25、21、28、31和(E类)基因间α卫星重复序列No3、4、15、16、17、20和30，以及在1 kb 5′到基因间AR No5的区域。此外，H3K9me3水平位于距离每个α重复序列2-6 kb的区域，位于5′或3′位点。(F类)异染色质和(**G公司**)的内含子中的AR 10NR3C公司Cal 27和OV-90细胞以及HepG2细胞中的1个基因，其等位基因有（HepG2+）和无AR（HepG2-）(**H（H）**)的内含子中的AR 29ZNF675型HepG2细胞中的基因以及Cal 27和OV-90细胞中没有α卫星重复的相应内含子区域中的基因。在标准条件下（无HS）、HS 2 h（0 min）、30 min（30 min）和1 h恢复后立即用ChIP耦合定量实时PCR测定H3K9me3水平。使用输入分数的无值对无值进行归一化，并表示H3K9me3水平。列显示三个独立实验的平均值，误差条表示标准偏差。

图3
HS后与分散α卫星重复序列相关的基因表达动力学。的表达式：(A类)*ZNF675型*与多态性α卫星重复序列29相关，该重复序列存在于MJ90 hTERT和HepG2细胞系中，在标准条件下（无HS），HS 2小时（0分钟）和恢复30分钟后立即在Cal 27和OV-90中缺失(B类)*NR3C1号机组*在两个等位基因都存在α重复序列10的MJ90 hTERT、Cal 27和OV-90细胞系中，以及(C类)*NR3C1号机组*在标准条件下（无HS）、热应激2小时（0分钟）、恢复30分钟和1小时后，有（HepG2+）和无（HepG2-）α重复序列10的等位基因在HepG2细胞中的等位蛋白特异性表达(天)*SLC30A6、PRIM2、STAM、，*和*MYO1E公司*内含子和*SLC40A1、ASNSD1、ST6GAL1、HTRA3、ACOX3、INTS1、PHF20L1、DIP2C*与基因间α重复序列相关。在标准条件下（无HS）和HS 2小时（0分钟）后立即在MJ90 hTERT细胞系中分析表达。在(A类–C类)No代表每个基因的标准化平均No值。在(天)相对No值是通过将每个No值除以每个基因的No控制值（No-HS）得到的。柱显示两个不同RT-qPCR实验的平均值，一式三份，误差条表示标准偏差。

图4
(A类)在组蛋白甲基转移酶抑制剂chaetocin的存在下，HS后α卫星重复序列及其邻近区域的H3K9me3水平。在MJ90 hTERT细胞中，在内含子α卫星重复序列1、10、14、18、19、25、21、28、29、31以及位于距离每个α重复序列2-6 kb的区域（5′或3′位点）存在H3K9me3水平。在Cal 27、OV-90和HepG2细胞中，多态性AR 10和29显示出H3K9me3水平。AR 29在Cal 27和OV-90细胞中缺失（29-），而AR 10在HepG2细胞的单个等位基因中缺失（10-）。(B类)在毛霉素存在下HS后与分散α卫星重复相关的基因表达。与6个内含子AR（1、10、14、19、25和29）以及8个基因间AR相关的基因在MJ90 hTERT细胞中表达。基因的表达*ZNF675型*和*NR3C1号机组*在Cal 27（AR 29-）、OV-90（AR29-）和HepG2（AR 10-）细胞中也检测到与多态性AR 29和10相关的基因。在42°C的热应激2 h期间，用150µM毛霉素处理细胞。HS后立即测定H3K9me3水平和基因表达，并与不含毛霉素的对照组进行比较。通过ChIP-qPCR测量H3K9me3，使用输入分数的No值对No值进行归一化，并显示通过将每个No值除以对照的No值（无毛霉素）得到的相对No值。基因的表达以相对的No值显示，该相对的No值是通过将每个No值除以对照的No值（无促性腺激素）而获得的。柱显示两个不同qRT-PCR实验的平均值，一式三份，误差条表示标准偏差。

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1. Larracuente A.M.黑腹果蝇类群中响应卫星的组织和进化：减数分裂驱动目标的动态进化。BMC演变。生物年鉴2014；14:233. doi:10.1186/s12862-014-0233-9。-内政部-项目管理咨询公司-公共医学

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[7] Kuhn G.C.、Küttler H.、Moreira-Filho O.、Heslop-Harrison J.S.《果蝇1.688重复DNA：不同基因组尺度下的协同进化及其与基因的关联》。分子生物学。进化。2011;29:7–11. doi:10.1093/molbev/msr173。-内政部-公共医学

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[9] Larracuente A.M.黑腹果蝇类群中响应卫星的组织和进化：减数分裂驱动目标的动态进化。BMC演变。生物年鉴2014；14:233. doi:10.1186/s12862-014-0233-9。-内政部-项目管理咨询公司-公共医学

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