mMED影響組蛋白甲基化和表觀遺傳
2019 年 8 月 8 日，來自美國 NIH 的 Rafael Casellas 與科羅拉多大學(xué) Francisco J. Asturias 在 Cell 雜志上發(fā)表文章 《A Pliable Mediator Acts as a Functional Rather Than an ArchitecturalBridge between Promoters and Enhancers》，綜合運用 CRISPR-Cas9 篩選系統(tǒng)、降解子實驗、Hi-C 和冷凍電鏡等技術(shù)研究了哺乳動物 Mediator（mammalian Mediator，mMED）的功能和結(jié)構(gòu)，揭示了 mMED 尾部模塊與核心模塊的構(gòu)象影響 mMED-Pol II 相互作用。該研究的另一亮點是揭示了雖然Mediator 在功能上聯(lián)系著啟動子和增強子，但與傳統(tǒng)的認識不同的是，啟動子與增強子空間上的聯(lián)系主要是由 cohesin 發(fā)揮的。
研究團隊首先運用冷凍電鏡技術(shù)解析了哺乳動物 Mediator（mMED）復(fù)合物的結(jié)構(gòu)，整體分辨率達到 5.9 埃。為了探究 mMED 的功能，研究團隊利用 CRISPR-Cas9 在小鼠細胞中敲除 Mediator 各亞基進行分析。其中 mMED 中對細胞存活是非必需的，又不屬于尾部模塊的亞基，敲除后僅干擾小部分的基因表達。誘導(dǎo)性敲除骨架亞基 MED14 導(dǎo)致整個 Mediator 的失活，細胞周期停止，細胞變小，RNAseq 顯示轉(zhuǎn)錄組整體性下調(diào)，下調(diào)～7倍。mMED14 的敲除導(dǎo)致Pol II 和 PolII-S5 信號顯著降低，與 Mediator 能夠招募并磷酸化 PolII 的功能相一致。Mediator 復(fù)合物對哺乳動物細胞的總體 PolII 招募和轉(zhuǎn)錄組擴增都是必需的。
敲除尾部模塊(non-essential)的亞基，發(fā)現(xiàn)隨著亞基敲除數(shù)量的增加，被影響表達的基因數(shù)量增加。被調(diào)控基因的啟動子平均與 10 個 H3K27Ac+H3K4me1+增強子相關(guān)，沒有被調(diào)控的基因只有 6 個，說明 mMED 尾部在轉(zhuǎn)錄因子（TFs）和Pol II 間形成了一個功能性的橋梁。同時，mMED 尾部模塊的缺陷導(dǎo)致 mMED-Pol II 或者 mMED-CKM 相互作用的增加。
最后，進一步研究Mediator在啟動子-增強子（P-E）相互作用過程中的功能。Mediator 或 Pol II（敲除其最大亞基RBP1）敲除顯著降低 Mediator、PolII 在受調(diào)控 DNA 的分布，敲除 cohensin 蛋白 RAD21不影響Pol II、MED26 的招募，但顯著降低 P-E、P-P 相互作用。
研究進一步證明 Mediator 通過間接方式調(diào)控染色體的拓撲結(jié)構(gòu)，即Mediator影響 DNA 甲基化和其他表觀遺傳修飾，調(diào)控染色體可接近性（accessibility），進而調(diào)控 architectural protein 的招募，染色體的拓撲結(jié)構(gòu)。
來自美國賓夕法尼亞大學(xué)的研究人員在同期 Cell 雜志上發(fā)表文章《MolecularStrategies of Meiotic Cheating by Selfish Centromeres》。雌性減數(shù)分裂的不對稱分裂產(chǎn)生了選擇性壓力，有利于自私的著絲粒，使它們偏向于向卵子傳遞。研究人員定義了一個分子通路，將擴大的著絲粒與組蛋白磷酸化和微管不穩(wěn)定因子的募集聯(lián)系起來，導(dǎo)致自私的著絲粒從紡錘體微管中分離出來，從而將它們導(dǎo)向極體。利用種間著絲粒的分化，我們證明了自私的著絲粒存在于兩個雜種中小鼠模型使用相同的分子途徑，但調(diào)節(jié)方式不同，以豐富不穩(wěn)定因素。在這兩種模型中，增加微管的失穩(wěn)活性是一種普遍的驅(qū)動策略，但是中心體已經(jīng)進化出了不同的機制來增加這種活性。此外，研究人員還發(fā)現(xiàn)了驅(qū)動依賴于減數(shù)分裂進程的放緩的現(xiàn)象，這表明可以通過調(diào)節(jié)減數(shù)分裂的時間來抑制自私的著絲粒哦~
圖3.文章機制圖
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https://doi.org/10.1016/j.cell.2019.07.001
