Учёные раскрыли консервативный механизм инициации перицентрического гетерохроматина у позвоночных

Исследование, опубликованное в журнале Nature 4 июля профессором Чжу Бин из Института биофизики Китайской академии наук, пролило свет на консервативный механизм, ответственный за инициацию перицентрического гетерохроматина у позвоночных.

У позвоночных механизм сборки перицентромерного гетерохроматина остаётся малоизученным. Чтобы идентифицировать факторы, ответственные за его установление, которые могли быть упущены в предыдущих исследованиях на основе генетического скрининга, учёные разработали технику, способную идентифицировать протеом вблизи специфических геномных локусов.

Эта техника основана на системе CRISPR/Cas9 со специфическими таргетинг-возможностями и системе APEX2 с возможностями proximity-мечения. Используя эту технологию, они смогли идентифицировать протеом вблизи перицентрического гетерохроматина в эмбриональных стволовых клетках мыши.

Исследователи обнаружили, что белки с цинковыми пальцами ZNF512 и ZNF512B локализуются в областях перицентрического гетерохроматина благодаря их специфическому связыванию с ДНК этого гетерохроматина.

Более того, как в экзогенно введённых повторяющихся областях, так и в собственных областях перицентрического гетерохроматина, белки ZNF512 и ZNF512B могут рекрутировать гистон-метилтрансферазы SUV39H1 и SUV39H2 в специфические сайты через прямое взаимодействие. Это приводит к образованию гетерохроматина, опосредованного модификацией гистона H3K9me3.

Было показано, что ZNF512 и ZNF512B из разных видов могут специфически таргетировать перицентрические гетерохроматиновые области у других позвоночных. Эта способность обусловлена идентичными мотивами цинковых пальцев и консервативными более длинными линкерами между ними у этих белков. Одинаковые мотивы цинковых пальцев обеспечивают способность распознавать повторяющуюся ДНК, а более длинные линкеры — гибкость для распознавания несмежных последовательностей ДНК.

Это исследование раскрывает механизм de novo установления конститутивного перицентрического гетерохроматина и объясняет, почему явно неконсервативные последовательности перицентрического гетерохроматина у позвоночных всё же имеют одинаковую модификацию гистона H3K9me3.

Кроме того, открытие, что белки с цинковыми пальцами, имеющие "разделённые" цинковые пальцы, могут распознавать несмежные последовательности ДНК, раскрывает новую модель распознавания ДНК, что имеет важное значение для изучения паттернов белок-ДНК взаимодействий.

Результаты могут привести к открытию большего числа белков с такими характеристиками и вдохновить биоинформатиков на разработку новых алгоритмов для расчёта мотивов связывания с ДНК.