Альтернативный сплайсинг предшественников мРНК, который происходит в основном одновременно с транскрипцией, позволяет индивидуальным генам генерировать множественные зрелые изоформы мРНК, которые транслируются в функционально различающиеся белки. Несмотря на важную роль альтернативного сплайсинга в экспрессии генов, его регуляция изучена плохо. Misteli с коллегами сообщают, что гистоновые метки регулируют альтернативный сплайсинг благодаря рекрутированию регуляторов сплайсинга на места сплайсинга посредством хроматин-связывающих адапторных белков.

Авт. проводили исследование регуляции альтернативного сплайсинга, используя ген fibroblast growth factor receptor 2 (FGFR2) человека. Он является модельным геном для изучения этого процесса, т.к. exons IIIb и IIIc подвергаются взаимно исключающему и ткане-специфическому сплайсингу. Экзон IIIb включен в FGFR2 в эпителиальные PNT2 клетки простаты, тогда как экзон IIIc включен в FGFR2 в mesenchymal stem cells (MSCs). Также, связывание splicing-регуляторного polypyrimidine tract-binding protein (PTB), чтобы вызывать сплайсинг элементов замалчивания выше экзона IIIb, чтобы репрессировать включение экзона IIIb в FGFR2. Авт. установили, что trimethylated Lys36 гистона H3 (H3K36me3) и H3K4me1 были обогащены поверх FGFR2 в MSCs (в которых экзон exon IIIb исключен), тогда как H3K27me3, H3K4me3 и H3K9me1 были обогащены поверх FGFR2 в PNT2 клетках (в которых экзон IIIb включен). Отметим, что некоторые PTB-зависимые альтернативно сплайсируемые экзоны в др. генах обнаруживают сходные сплайсинг-специфические паттерны модификаций гистонов.

Избыточная экспрессия H3K36 methyltransferase (которая катализирует перенос метильной группы на H3K36) в PNT2 и в др. типах клеток редуцирует включение экзона IIIb в FGFR2, тогда как её подавление способствует включению этого экзона в FGFR2 в MSCs. Заметим, что избыточная экспрессия и подавление H3K4 methyltransferase оказывают противоположный эффект на эти линии клеток. Эти результаты указывают на то, что модификации гистонов влияют на выбор мест сплайсинга, но как это достигается?

Хроматин-связывающий белок MRG15 (также известный как MORF4L1), как известно, соединяется с H3K36me3 и рекрутирует retinoblastoma-binding protein 2 (RBP2)-H3K4 demethylase комплекс на хроматин и может тем самым генерировать сигнатуру хроматина, сходную с той, что обнаруживается в PTB-репрессированных альтернативно сплайсируемых регионов на FGFR2. В самом деле, избыточная экспрессия MRG15 достаточна для исключения PTB-зависимых экзонов из альтернативно сплайсируемых РНК предшественников, тогда как подавление MRG15 увеличивает включение PTB-зависимых экзонов, указывая тем самым, что MRG15 рекрутирует PTB на места сплайсинга, которые имеют специфическую хроматиновую сигнатуру. Важно, что эндогенный PTB ко-иммунопреципитируется с MRG15 , а избыточная экспрессия MRG15 в PNT2 клетках форсирует рекрутирование PTB на экзон IIIb в FGFR2, вызывая его исключение из FGFR2.

Это исследование демонстрирует роль гистоновых модификаций в контроле альтернативного сплайсинга. Авт. полагают, что хроматин-связывающие белки считывают гистоновые метки и передают эпигенетическую информацию аппарату процессинга предшественников мРНК благодаря взаимодействию с регуляторами сплайсинга.