Epigenetic assembly of centromeric chromatin at ectopic α-satellite sites on human chromosomes Megumi Nakano, Yasuhide Okamoto, Jun-ichirou Ohzeki, and Hiroshi Masumoto JCS 2003 116: 4021-4034.
Функциональные центромеры важны для правильного расхождения хромосом эукариот во время клеточных делений, но в точности неизвестно, как центромерные сайты специфицируются у высших эукариот. Hiroshi Masumoto и др. изучали реактивацию функционально неактивных центромер в клетках человека (см. ). Исследователи выделили линию клеток, в которой a yeast artificial chromosome (YAC), содержащие alphoid ДНК - повторяющиеся последовательности в центромерной области хромосом человека - были стабильно интегрированы на одном конце хромосомы 16. В этом положении alphoid YAC не обладют центромерной активностью, т.к. на это указывает отсутствие (disassembly) центромерных белков. Обработка клеток ингибитором histone deacetylase ведет к воссозданию центромерных белков на alphoid array и к высвобождению микрохромосом. Эти изменения сопровождаются увеличением ацетилирования histone H3 и транскрипции маркерных генов на YAC, приведших исследователей к выводу, что альтерации в структуре хроматина, вызываемые этими процессами, вовлекаются в эпигенетическую активацию эпитопной альфоидной ДНК.
Foltz, D. R. et al. Centromere-specific assembly of CENP-A nucleosomes is mediated by HJURP. Cell 137, 472–484 (2009)
Dunleavy, E. M. et al. HJURP is a cell-cycle-dependent maintenance and deposition factor of CENP-A at centromeres. Cell 137, 485–497 (2009)
Perpelescu, M. et al. Active establishment of centromeric CENP-A chromatin by RSF complex. J. Cell Biol. 185, 397–407 (2009)
Центромерный хроматин специфицируется с помощью гистонового H3 варианта CENP-A (centromere protein A). Но как CENP-A специфически доставляется на и собирается на центромерах - и как центромеры эпигенетически наследуются - изучено плохо. Три исследования предоставили информацию о двух факторах, CENP-A-специфическом гистоновом шапероне и АТФ-зависимом ремоделирующем факторе, который участвует в сборке и поддержании центромерного хроматина.
Foltz et al. and Dunleavy et al. очищали prenucleosomal, растворимые CENP-A фракции, используя независимые подходы и идентифицировали HJURP (Holliday junction recognition protein) в качестве уникального ассоциированного связующего партнера, который отсутствует в др. фракциях H3 варианта. Foltz et al. далее показали, что распознавание HJURP с помощью CENP-A обеспечивается за счет centromere-targeting домена в CENP-A, который, как известно, необходим для его сборки на центромерах.
Ранее было показано, что инкорпорация CENP-A в центромерный хроматин происходит со ст. поздней телофазы вплоть до ранней G1 фазы. Обе группы показали, что локализация HJURP на центромерах совпадает с этим коротким временным промежутком, что делает его прекрасным кандидатом на роль фактора, обеспечивающего отложение CENP-A на центромерах.
Чтобы проверить, так ли это, обе группы трансфицировали клетки HJURP small interfering RNAs (siRNAs). Это приводило к снижению уровней эндогенного CENP-A на центромерах. В самом деле, клетки, которые обладали дефектами сегрегации хромосом. имели пониженные уровни CENP-A. Избыточная экспрессия CENP-A в siRNA-обработанных клетках не увеличивала уровней центромерного CENP-A, это указывает на то, что хотя присутствие HJURP может влиять на стабильность CENP-A, как это ожидается для гистонового шаперона, оно может также играть непосредственную роль в загрузке CENP-A на центромерный хроматин.
Затем обе группы исследовали вопрос. может ли HJURP также участвовать в напрапвлении и отложении вновь синтезированного CENP-A на центромеры. Так и происходит, т.к. загрузка нового CENP-A на центромерный хроматин сильно снижается в HJURP siRNA-обработанных клетках и CENP-A вместо этого инкопорируется поверх всего хроматина, если избыточно экспрессируется. Итак, HJURP, как полагают, является существенным центромер-специфическим фактором сборки хроматина, хотя др. факторы скорее также участвуют.
Один из таких факторов, АТФ-зависимый remodelling and spacing factor (RSF), проанализирован Perpelescu et al. Авт. установили, что RSF, который представлен RSF1 и SNF2H субъединицами, ассоциирует с CENP-A-содержащими мононуклеосомами, и что RSF временно соединяется с центромерных хроматином в средине G1 фазы. siRNA-обусловленная деплеция RSF1 и/или SNF2H задерживает нормальный ход митозов, это, как полагают, обусловлено снижением стабильности центромерного CENP-A. Авт. предлагают двухступенчатую модель сборки и поддержания CENP-A с ролью RSF на второй ступени: CENP-A первоначально рекрутируется на центромерный хроматин в ранней G1 фазе и затем собирается с помощью RSF-обеспечиваемого механизма в стабильный центромерный хроматин (нуклеосомы) в середине G1 фазы. HJURP, по-видимому, участвует на ступени рекрутирования.
