Mol Cell | HDACs调控异染色质沉默和表观遗传的分子机制

引言

真核生物的细胞核是一个高度有序的场所，首先染色质在细胞核内并非杂乱无章的排列，而是存在于相对特定的区域；其次染色质通常来说可以分为异染色质和常染色质，常染色质因其开放的状态允许转录因子的结合使得基因得以表达，而异染色质由于紧密的核小体组装和相关蛋白的结合阻止了基因的表达。常染色质和兼性异染色质在不同的细胞和发育阶段是可以相互转换的，染色质状态的转换依赖于特定的染色质结合因子的调控，例如Polycomb家族蛋白、组蛋白去乙酰化酶（HDACs）、组蛋白乙酰基转移酶（HATs）和组蛋白甲基转移酶等。Clr3是一种II类HDACs，在酵母的异染色质转录沉默中发挥关键作用。Clr3通过与Snf2形成SHREC复合物，通过HP1依赖和非依赖的机制被导向异染色质，从而选择性地去乙酰化H3K14【1-3】。高水平的Clr3与异染色质结合，防止组蛋白周转（turnover），有助于维持H3K9me3密度阈值，支持异染色质表观遗传抑制的形成【4】。尽管Clr3去乙酰化功能在稳定核小体、引发异染色质转录沉默以及传递表观遗传信息中的重要性已被广泛研究，但是其抑制组蛋白周转的具体机制仍不明确。

近日，来自美国国立卫生研究院的Shiv I.S. Grewal在Molecular Cell上发表了论文Nucleosome remodeler exclusion by histone deacetylation enforces heterochromatic silencing and epigenetic inheritance。在本研究中，作者细致的探讨了组蛋白去乙酰化酶、染色质重塑因子、组蛋白甲基转移酶等在调控异染色质稳定性和核小体周转中的作用，其中异染色质区域的高水平HDACs可维持组蛋白低乙酰化，从而确保稳定的基因沉默和表观遗传，但当HDAC功能出现缺陷后，SWI/SNF等重塑因子通过抑制组蛋白甲基转移酶的功能来破坏异染色质的稳定性，改写基因沉默的状态。