(未通过同行评审认证)是作者/资助者。保留所有权利。未经许可就不允许重复使用。此预印本版的版权持有人于2021年1月4日发布。 https://doi.org/10.1101/2021.01.044.423386 doi:biorxiv preprint
(未通过同行评审认证)是作者/资助者。保留所有权利。未经许可就不允许重复使用。此预印本版的版权持有人于2024年8月26日发布。 https://doi.org/10.1101/2023.12.05.570186 doi:Biorxiv Preprint
人们对社会性的胚胎发育了解甚少。我们筛选了 1120 种已知药物,发现胚胎抑制拓扑异构酶 II α (Top2a) 会导致斑马鱼出现持久的社会缺陷。在小鼠中,产前 Top2 抑制会导致社交互动和交流缺陷,而这些行为与自闭症的核心症状有关。斑马鱼 Top2a 突变导致一组基因下调,这些基因高度富含与人类自闭症相关的基因。Top2a 调节的和自闭症相关的基因组都具有多梳抑制复合物 2 (PRC2) 的结合位点,PRC2 是一种负责 H3K27 三甲基化 (H3K27me3) 的调节复合物。此外,这两个基因组都高度富含 H3K27me3。抑制 PRC2 成分 Ezh2 可挽救 Top2 抑制引起的社会缺陷。因此,Top2a 是进化保守途径的关键组成部分,该途径通过 PRC2 和 H3K27me3 促进社会行为的发展。
摘要:胆碱可用性调节发育中的大脑皮层中神经祖细胞的增殖和分化。在这里,我们研究了该过程的分子机制,并证明了胆碱调节神经祖细胞中的转录因子SOX4。特别是,我们发现神经发生过程中的低胆碱摄入量会降低SOX4蛋白水平,从而导致EZH2的下调,EZH2是一种组蛋白甲基转移酶。重要的是,我们证明了低胆碱不参与SOX4蛋白降解率,并确定蛋白质还原是由microRNA异常表达引起的(miR-129-5p)。确认miR-129-5p的作用,我们在神经祖细胞中进行了功能障碍和功能丧失测定,并证明直接改变miR-129-5p水平可能会影响SOX4蛋白水平。我们还观察到,Sox4和Ezh2的降低导致发育中的皮质中H3K27ME3的全球水平降低,导致了增殖和早熟分化的降低。据我们所知,我们第一次证明了一种营养素,胆碱可以调节主转录因子及其下游靶标,从而提供了对胆碱在大脑发育中作用的新颖洞察力。
在哺乳动物中,5-甲基胞嘧啶 (5mC) 和多梳抑制复合物 2 (PRC2) 沉积的组蛋白 3 赖氨酸 27 三甲基化 (H3K27me3) 在富含 CpG 的区域通常是互斥的。当小鼠胚胎干细胞退出幼稚多能状态时,5mC 大量增加,同时 H3K27me3 被限制在无 5mC 的富含 CpG 的区域。为了正式评估 5mC 如何塑造 H3K27me3 景观,我们在存在和不存在 DNA 甲基化机制的情况下分析了幼稚细胞和分化细胞的表观基因组。令人惊讶的是,我们发现 5mC 积累并不是限制大多数 H3K27me3 域所必需的。相反,这种不依赖 5mC 的 H3K27me3 限制是由 PRC2 拮抗剂 Ezhip(编码 EZH 抑制蛋白)的异常表达介导的。在 5mC 似乎真正取代 H3K27me3 的区域子集中,我们确定了 163 个候选基因,这些基因似乎需要 5mC 沉积和/或 H3K27me3 耗竭才能在分化细胞中激活。使用定点表观基因组编辑直接调节 5mC 水平,我们证明 5mC 沉积足以拮抗 H3K27me3 沉积并赋予单个候选基因基因激活。总之,我们系统地测量了重现早期胚胎动力学的系统中 5mC 和 H3K27me3 之间的拮抗相互作用。我们的结果表明 H3K27me3 抑制直接和间接地依赖于 5mC。我们的研究还表明 5mC 在基因激活中发挥着非规范作用,这不仅对正常发育很重要,而且对癌症进展也很重要,因为致癌细胞经常表现出 5mC 与 H3K27me3 的动态替换,反之亦然。
孤立的C.腺体毛状体的光显微镜图像(1 mm比例尺)。b Spearman相关矩阵RNA-Seq和chip-seq数据的H3K4me3,H3K56AC,H3K27ME3和H2A.Z在腺体trichomes中。c C. sativa核型,带有腺体毛状体数据密度图(i)所有基因(ii)转录基因(iii)H3K4ME3峰(IV)H3K56AC峰(v)未转录的基因(VI)H3K27ME3域H3K27ME3域和(VII)D H2A.Z,H3K27ME3,H3K56AC和H3K4ME3峰值注释。e尺度区域基因图和腺体毛状体H3K4me3,H3K56AC,H3K27ME3和H2A.Z的相关热图读取分布在跨腺毛状体转录基因和未转录的基因上的分布。
多梳抑制复合物 1 和 2 (PRC1 和 2) 是发育基因可遗传抑制所必需的。导致哺乳动物多梳抑制表观遗传的顺式和反式因子尚不完全清楚。本文表明,在人类细胞中,异位诱导的最初活跃的发育基因的多梳沉默,而不是普遍表达的管家基因附近,在许多细胞分裂中是可遗传的。出乎意料的是,沉默在 PRC2 的胚胎外胚层发育 (EED) 亚基的 H3K27me3 结合口袋发生突变的细胞中是可遗传的,已知突变会破坏 H3K27me3 识别并导致 H3K27me3 丢失。这种遗传模式不太稳定,需要完整的 PRC2 和 PRC1 对 H2AK119ub1 的识别。我们的研究结果表明,Polycomb 沉默的维持对局部基因组环境敏感,并且可以由 PRC1 依赖的 H2AK119ub1 和 PRC2 介导,而不依赖于 H3K27me3 识别。
图5。High-resolution profiling of FACS-isolated type 3 innate lymphoid cells (ILCs) using autoCUT&RUN identifies unique genomic compartments, including active regulatory elements (H3K4me1, H3K27ac), promoters (H3K4me3), and gene bodies (H3K36me3), as well as repressed genes (H3K27me3) and转录因子结合位点(CTCF)(a)。比较FACS分离的原代小鼠粒细胞,3型ILC和天然杀伤细胞(LY49H+)的目标图显示出明显的H3K4ME3(启动子)和H3K27ME3(抑制基因)剖面(B)。所有由Inmger制备和提供的细胞,每反应以10,000个核测定。
将 K-MetStat Panel 加入指定用于 H3K4me3、H3K27me3 和 IgG 对照抗体的反应中。如果使用 500,000 个细胞/反应,则添加 2 µL。对于较低的细胞数,请按照手册说明减少 K-MetStat Panel。轻轻涡旋试管以混合并快速旋转。
弥漫性中线神经胶质瘤(DMG),迄今被称为弥漫性内在蓬托胶质瘤(DIPG),是一种罕见且具有侵略性的脑癌形式,主要影响儿童。尽管尚不清楚DMG/DIPG的确切原因,但在编码His-Tone H3蛋白的基因中,DMG/DIPG肿瘤的很大一部分含有突变,特别是H3K27M突变。该突变降低了H3K27ME3的水平,H3K27ME3是一种组蛋白修饰,在通过表观遗传调节调节基因表达中起着至关重要的作用。突变还改变了Polycomb抑制复合物2(PRC2)的功能,从而防止了与癌症发展相关的基因的抑制。由组蛋白H3突变引起的H3K27ME3的降低伴随着H3K27AC的水平增加,H3K27AC的水平是与主动转录有关的翻译后修饰。失调明显影响基因表达,从而通过促进不受控制的细胞增殖,肿瘤生长和代谢来促进癌症的发展和进展。DMG/DIPG改变蛋氨酸和三羧酸周期的代谢,以及葡萄糖和谷氨酰胺摄取。已经对表观遗传和代谢变化在DMG/DIPG发育中的作用进行了广泛的研究,并且了解这些变化对于开发针对这些途径的疗法至关重要。目前正在进行研究以确定DMG/DIPG的新治疗靶标,这可能导致这种毁灭性疾病的有效治疗发展。
