Ezhkova, E. & Tansey, W. P. Proteasomal ATPases link ubiquitylation of histone H2B to methylation of histone H3. Mol. Cell13, 435–442 (2004) | | | |
FURTHER READING Muratani, M. & Tansey, W. P. How the ubiquitin–proteasome system controls transcription. Nature Rev. Mol. Cell Biol.4, 192–201 (2003) | | | |
Reporting in Molecular Cell, Ezhkova and Tansey have taken our understanding of chromatin-modification patterns one step further, by showing that proteasomal ATPases connect histone ubiquitylation to histone methylation.
Ковалентные модификации гистонов, включая ацетилирование, мети лирование, фосфорилирование и убиквитилирование, представляют собой 'histone code', который контролирует статус транскрипции генов. У Saccharomyces cerevisiae хроматин транскрипционно активных генов метилирован в гистоне H3 по lysine остаткам K4 (H3-K4) и K79 (H3-K79), которые функционируют в качестве кратковременной "памяти" о недавней транскрипции. H3 метилирование, которое, интригующе также необходимо для транскрипционного молчания, зависимт от ubiquitylation гистона H2B по K123 (H2B-K123).
Используя chromatin immunoprecipitation (ChIP) анализ и PCR в реальном времени, Ezhkova and Tansey изучали взаимодействие у S. cerevisiae 19S протеасомных субъединиц и с хроматином. При сравнении постоянно активных и индуцибельных генов они показали, что Rpt6 ассоциирует как с активными, так и неиндуцированными промоторами, но его связывание усиливается во время активнвой транскрипции. Более того, нагруженный Rpt4 обнаруживается вдоль всей длины генов во врмя активной транскрипции, но обнаруживается только в промоторе и на 5' конце индуцибельного гена в условиях отсутствия индукции. Это указывает на то, что протеасомные ATPases ассоциированы с последовательностями промоторов до активации генов, а с её началом они распространются вдоль транскрибируемых последовательностей.
Чувствительные к температуре мутации в ATPase домене Rpt6 (SUG1-25 и SUG1-3) и Rpt4 (SUG2-1) обусловливают значительно более низкие уровни метилирования H3-K4 и H3-K79 по всему геному, хотя метилирование по др. лизину — H3-K36 — не меняется. Исчезновение молчания генатакже наблюдается у этих мутантов. однако, дрожжи, которые были мутантны по разным proteasome компонентам — а значит имеют нарушенную протеасомную функцию — имели относительно нормальное метилирование H3и не обнаруживали влияния на молчание генов. Итак, Rpt4 и Rpt6 облегчают метилирование H3 и молчание генов, но эти функции независимы от proteolysis.
Ubiquitin-conjugating энзим , который убиквитилирует гистон H2B, необходим для метилирования H3-K4/K79, но не H3-K36. Авт. установили, что делеционный мутант RAD6Δ и SUG1-25 дрожжи имеют сходные дефекты молчания генов и, хотя SUG1-25 мутация не оказывает влияния на H2B ubiquitylation, RAD6Δ дрожжей неспособен рекурутировать Rpt6 на активные промоторы. Более того, ChIP анализ показал, что точковая мутация в гене, кодирующем H2B, которая предупреждает ubiquitylation H2B, ингибирует также и Rpt4 рекрутирование в хроматин.
Предполагается, что H2B ubiquitylation с помощью Rad6 рекрутирует proteasomal ATPases на промоторы. Протеасомные компоненты затем перемещаются вдоль гена вместе с RNA polymerase II, и используют свою ATФ-зависимую chaperone активность для реконфигурирования хроматина и предоставления доступа histone methyltransferases к их мишеням, лизиновым остаткам — тем самым осуществляется связь H2B ubiquitylation с зависимым от транскрипции метилированием H3.
