染色質(zhì)重塑與DNA甲基化新發(fā)現，德國MB核酸污染去除劑助力科研

分子實(shí)驗需要盡量減少甚至是避免核酸污染。用德國MB公司生產(chǎn)的核酸污染祛除試劑——PCR Clean™，即用型噴霧劑，可有效地降解大多數表面上（輕質(zhì)金屬或有色金屬除外）的擴增子，質(zhì)?；蚧蚪MDNA和RNA。該產(chǎn)品還能有效地去除DNA酶和RNA酶。

DNA甲基化、組蛋白修飾和核小體組成是表觀(guān)遺傳的關(guān)鍵決定因素，負責異染色質(zhì)形成和轉座子沉默，從而有助于基因組的穩定性。DNA甲基化1 (DDM1)的減少是在擬南芥DNA甲基化缺失的遺傳篩選中發(fā)現的，它編碼一種保守的snf2樣染色質(zhì)重塑atp酶，這是DNA和組蛋白甲基化所必需的。在E3泛素連接酶VIM1(甲基化1的變體)突變體中觀(guān)察到CG和非CG DNA甲基化的類(lèi)似減少，而在DNA甲基轉移酶MET1突變體中觀(guān)察到CG甲基化的類(lèi)似減少。在哺乳動(dòng)物中，利用DDM1同源基因LSH/HELLS(淋巴細胞特異性解旋酶)、VIM1同源基因UHRF1(泛素樣蛋白，具有PHD和無(wú)名指結構域1)和MET1同源基因DNMT1，已經(jīng)描述了平行網(wǎng)絡(luò )。

核小體組裝(用1.6轉的dsDNA包裹H2A/H2B/H3/H4八聚體核心)在DNA復制之后，從H3/H4四聚體開(kāi)始，導致組蛋白伴侶ca -1(染色質(zhì)組裝因子1)沉積標準組蛋白H3.1，隨后添加兩個(gè)H2A/H2B二聚體。典型組蛋白隨后被組蛋白H3.3和H2A取代。轉錄基因Z。這種替代需要SNF2家族蛋白EP400和Chd1對核小體進(jìn)行重塑，它們通過(guò)DNA易位改變核小體的定位，并促進(jìn)組蛋白H3.3和H2A。核小體解包裹和組蛋白交換引起的Z沉積。像其他Snf2重塑子一樣，Chd1在組蛋白H3的第一個(gè)α -螺旋以及H4尾部結合核小體，并通過(guò)扭曲DNA誘導每個(gè)ATP周期1bp的易位。EP400的n端也與H2A結合。Z/H2B二聚體，促進(jìn)交換。Snf2活性對基因和其他染色體區域的特異性是由組蛋白修飾的識別所賦予的，這兩種修飾都是由重塑者本身以及輔助因子決定的。

DDM1不是促進(jìn)轉錄，而是促進(jìn)沉默，并且DDM1的atp酶和核小體重塑活性已在體外得到證實(shí)，但僅在昆蟲(chóng)細胞中表達時(shí)。這些活動(dòng)需要額外的HELLS輔助因素。ddm1依賴(lài)的DNA甲基化僅限于中心周?chē)惾旧|(zhì)和沿染色體臂分散的轉座元件。

在ddm1突變體中，這些區域失去DNA甲基化和相關(guān)的組蛋白H3賴(lài)氨酸-9二甲基化(H3K9me2)重要的是，當DDM1恢復時(shí)，只有這些差異甲基化區域(DMRs)的一部分重新獲得DNA甲基化，這表明DDM1是表觀(guān)遺傳所必需的。因此，假設DDM1重塑異染色質(zhì)核小體以促進(jìn)DNA甲基轉移酶進(jìn)入異染色質(zhì)。在擬南芥的ddm1突變體和小鼠的Lsh突變體中，核小體的DNA甲基化丟失，但連接體DNA沒(méi)有甲基化，這與這一觀(guān)點(diǎn)一致。擬南芥異染色質(zhì)包括特定的組蛋白變體，即H3.1、H2A。W(類(lèi)似于macroH2A)、連接蛋白H1以及特定的組蛋白修飾，包括H3K27me1、H3K9me2和去乙?；M蛋白H3和H4。

DDM1和LSH一樣，影響了大部分(如果不是全部的話(huà))這些異染色質(zhì)特異性變異和修飾，但這些多效性作用的機制尚不清楚。研究人員希望確定DDM1識別和重塑異染色質(zhì)的機制，以及這如何有助于表觀(guān)遺傳。

相關(guān)研究發(fā)表在《Cell》上，文章標題為：“Chromatin remodeling of histone H3 variants by DDM1 underlies epigenetic inheritance of DNA methylation"。

研究人員發(fā)現DDM1促進(jìn)H3.1取代組蛋白變體H3.3。在ddm1突變體中，DNA甲基化通過(guò)H3.3伴侶HIRA的缺失而部分恢復，而H3.1伴侶ca -1則變得很重要。具有變異核小體的DDM1在3.2 ?處的單粒子冷凍電鏡結構顯示與組裝所需殘基附近的組蛋白H3.3和未修飾的H4尾部結合。n端自抑制結構域抑制活性，而解旋酶結構域的二硫鍵支持活性。DDM1在細胞周期中與H3.1和H3.3共定位，并與DNA甲基轉移酶MET1Dnmt1共定位，但被H4K16乙?；钄?。雄性種系H3.3變體MGH3/HTR10抵抗DDM1重塑，并在精子細胞中作為表觀(guān)遺傳的占位核小體。