Роль Sinhcaf-зависимой деацетиляции гистонов в спецификации первичных половых клеток

Первичные половые клетки (PGCs) — это первая популяция клеток зародышевой линии, формирующаяся в процессе развития. У организмов с половым размножением выживание вида зависит от PGCs, так как они являются клетками-предшественниками всей зародышевой линии.

У модельных организмов, таких как Danio rerio (данио-рерио), PGCs специфицируются благодаря наследованию материнской зародышевой плазмы (germ plasm) на ранних стадиях эмбриогенеза. Накопление зародышевой плазмы в бороздах дробления требует координации микротрубочек, актинового цитоскелета и молекулярных моторов, однако регуляция этого процесса оставалась малоизученной.

Группа исследователей под руководством профессора Ху Вэя из Института гидробиологии Китайской академии наук впервые показала, что Sinhcaf-зависимая деацетиляция гистонов необходима для агрегации зародышевой плазмы и спецификации PGCs. Исследование опубликовано в EMBO Reports.

Основные результаты исследования:

  • У материнско-зиготных мутантов по гену sinhcaf (MZsinhcaf -/-) наблюдались дефекты агрегации зародышевой плазмы, снижение количества PGCs и смещение соотношения полов в сторону самцов. Эти эффекты были устранены сверхэкспрессией sinhcaf, которая, напротив, приводила к избытку PGCs и смещению соотношения полов в сторону самок.
  • Методом ко-иммунопреципитации было установлено, что белок Sinhcaf взаимодействует с ключевыми компонентами комплекса SIN3-HDAC.
  • Вестерн-блоттинг показал, что потеря Sinhcaf приводит к повышению уровня ацетилирования гистона H3 в фолликулах рыб на стадии полного роста (full-grown stage, FG).
  • Транскриптомный анализ и ПЦР в реальном времени выявили значительное снижение уровня транскриптов гена kif26ab в фолликулах и зрелых яйцеклетках мутантов sinhcaf. Анализ хроматин-иммунопреципитации (ChIP) подтвердил, что Sinhcaf напрямую связывается с регуляторной областью промотора kif26ab.
  • Потеря sinhcaf увеличивала уровни ацетил-гистона H3 (по лизинам K9 и K18) в промоторной области kif26ab. Люциферазный репортерный анализ показал, что kif26ab транскрипционно активируется Sinhcaf.
  • Подавление экспрессии kif26ab вызывало дефекты агрегации зародышевой плазмы в бороздах дробления и снижало количество PGCs в половом валике. Инъекция мРНК kif26ab частично восстанавливала количество компонентов зародышевой плазмы в бороздах дробления у эмбрионов MZsinhcaf -/-.

Вывод: Исследование раскрывает критическую роль Sinhcaf в агрегации зародышевой плазмы и последующей спецификации PGCs. Этот механизм опосредован регуляцией ацетилирования гистонов в промоторе гена kif26ab для активации его транскрипции. Мутанты sinhcaf -/- представляют собой удобную in vivo модель для изучения контроля над спецификацией первичных половых клеток.