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Science:雌性X染色体随机失活新机制丨BioArt国科大论坛

BioArt  · 公众号  · 生物  · 2017-08-07 19:34

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图2. eGFP-PCGF3/5在Xist RNA域内荧光恢复时间长,表明它们非常稳定


研究人员又进一步证明了能够通过NZF结构域结合H2AK119u1的非经典PRC1亚基RYBP及其同源物YAF2与PCGF3/5-PRC1和Xist RNA域的稳定相互作用没有关系。


据此,基本已经可以猜想PCGF3/5-PRC1在起始Xist RNA招募多梳蛋白中扮演着重要的角色,接下来就需要设计实验探究它们的具体功能。敲除 Pcgf3 Pcgf5 基因的mESC几乎完全丧失了依赖于Xist RNA的H2AK119u1和H3K27me3,但是全局水平的H2AK119u1、H3K27me3和PRC1亚基却没有受到影响,这说明PCGF3/5-PRC1在多梳蛋白招募中的特异性作用。


通过以上实验,已经证明了PCGF3/5-PRC1介导的组蛋白修饰H2AK119u1在Xist RNA招募PRC2和其他非经典的PRC1的过程中发挥作用。


为验证PCGF3/5-PRC1在体内的作用,作者进一步构建了Pcgf3和Pcgf5条件敲除的小鼠,并发现雌性的双敲除小鼠在胚胎和胚外区域失活X染色体上完全没有H2AK119u1和H3K27me3。在Pcgf3+/-和Pcgf5+/-双杂合小鼠杂交的后代中,雌性的双隐性纯合后代的胚胎会发生降解。组织学分析发现这些雌性小鼠的胎座缺乏滋养层从而直接导致不能形成迷路。这样的结果表明在Pcgf3-/-和Pcgf5--/-的雌性小鼠胚胎中,Xist RNA介导的X染色体失活可能发生异常。为了直接验证这一猜想,对能够和不能招募多梳蛋白进行X染色体失活的mESC分别进行RNA-seq并比较基因表达情况,发现整个X染色体都不存在Xist RNA介导的失活( 图3 )。由此可以证明,同时失去PRC1和PRC2会严重影响Xist介导的X染色体沉默。

图3. RNA-seq表明 Pcgf3-/- Pcgf5--/- 的mESC中X染色体不发生失活


该工作发现PCGF3/5-PRC1复合体及其催化的H2AK119u1能够起始Xist RNA招募PRC2和其他非经典PRC1,从而启动X染色体失活( 图4 ),重新定义了X染色体失活的分子通路。文章明确了PCGF3/5-PRC1的功能,但是PCGF3/5-PRC1究竟是直接与Xist RNA的XN区域作用还是依赖于其他辅因子尚需进一步研究。

图4. 文章揭示了X染色体失活的新机制


参考文献:

1. Zhao, J., et al., Polycomb proteins targeted by a short repeat RNA to the mouse X chromosome. Science , 2008. 322(5902): p. 750-6.

2. Schoeftner, S., et al., Recruitment of PRC1 function at the initiation of X inactivation independent of PRC2 and silencing. EMBO J , 2006. 25(13): p. 3110-22.

3. Tavares, L., et al., RYBP-PRC1 complexes mediate H2A ubiquitylation at polycomb target sites independently of PRC2 and H3K27me3. Cell, 2012. 148(4): p. 664-78.







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