科學家揭示脊椎動物著絲粒周圍異染色質起始的保守機制

7月4日，中國科學院生物物理研究所朱兵教授在《自然》雜志上發(fā)表研究成果，揭示了脊椎動物著絲粒周圍異染色質起始的保守機制。

在脊椎動物中，著絲粒周圍異染色質的組裝機制仍不太清楚。為了確定導致著絲粒周圍異染色質形成的因素(這些因素可能在以前的基于基因篩選的研究中被忽視)，研究人員開發(fā)了一種能夠識別特定基因組位點附近蛋白質組的技術。

該技術基于具有特異性靶向功能的CRISPR/Cas9系統(tǒng)和具有鄰近標記功能的APEX2系統(tǒng)，利用該技術他們能夠識別小鼠胚胎干細胞中著絲粒周圍異染色質附近的蛋白質組。

研究人員發(fā)現(xiàn)，鋅指蛋白ZNF512和ZNF512B通過與著絲粒周圍異染色質DNA特異性結合而定位于著絲粒周圍異染色質區(qū)域。

此外，無論是在外源引入的重復區(qū)域還是在著絲粒周圍的異染色質區(qū)域，鋅指蛋白ZNF512和ZNF512B都可以通過與SUV39H1和SUV39H2直接相互作用將它們募集到特定位點，從而形成組蛋白H3K9me3介導的異染色質。

他們證明，來自不同物種的ZNF512和ZNF512B可以特異性地靶向其他脊椎動物的著絲粒周圍異染色質區(qū)域。這種能力歸因于ZNF512和ZNF512B鋅指之間相同的鋅指基序和保守的較長接頭。相同的鋅指基序提供了識別重復DNA的能力，而較長的接頭提供了識別非連續(xù)DNA序列的靈活性。

該研究揭示了組成型著絲粒異染色質的從頭建立機制，并解釋了為什么脊椎動物中看似不保守的著絲粒異染色質序列仍然具有相同的組蛋白H3K9me3修飾。

此外，具有分裂鋅指的鋅指蛋白可以識別非連續(xù)的DNA序列的發(fā)現(xiàn)揭示了一種新穎的DNA識別模式，這對于蛋白質-DNA識別模式的研究具有重要意義。

該結果可能導致發(fā)現(xiàn)更多具有此類特性的蛋白質，并啟發(fā)生物信息學家開發(fā)計算DNA結合基序的新算法。

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