Cell Res | 复旦大学陈飞/胡士斌发现H3K4me2/3调节RNA聚合酶II暂停的稳定性

组蛋白的修饰与基因表达的调控有着错综复杂的联系，在各种生理过程和发病机制中发挥着重要作用。

2023年3月15日，复旦大学陈飞及胡士斌共同通讯在Cell Research （IF=46）在线发表题为“H3K4me2/3 modulate the stability of RNA polymerase II pausing”的研究论文，该研究表明H3K4me2/3调节RNA聚合酶II暂停的稳定性。

该研究发现核心COMPASS亚基的快速耗尽导致了KDM5去甲基酶介导的H3K4me2和H3K4me3的动态翻转。耗尽H3K4me2和H3K4me3并不影响TFIID募集或启动RNA聚合酶II (Pol II)，而是降低了暂停的Pol II水平，这可能是由于Integrator-PP2A复合物(INTAC)的富集增加。

COMPASS家族由SET1A、SET1B和MLL1-4含甲基转移酶复合物组成，每个复合物都具有冗余和非冗余功能。在四个共有的COMPASS亚基中，RBBP5对于复合物组装、核小体识别和催化激活至关重要，而DPY30灵活地与H3K4甲基化结合并刺激。

COMPASS家族实现的组蛋白H3赖氨酸4 (H3K4)的甲基化在启动子和相关的顺式调控元件上富集，H3K4三甲基化(H3K4me3)是活性基因启动子的标志。然而，H3K4甲基化的富集和去除对转录控制的相对贡献尚不清楚。

该研究使用快速降解系统，作者发现组蛋白H3K4甲基化的动态沉积和去除可以调节RNA聚合酶II暂停的稳定性。暂停Pol II停留在启动子上的时间长短不等，从几秒到几分钟，这意味着暂停的稳定性受到动态调节的影响。大多数暂停机制研究都集中在几个Pol II结合的暂停调控因子上，包括但不限于NELF、DSIF、PAF1C和INTAC。该研究结果提出了H3K4me2/3在启动子上保留暂停的Pol II的因果作用。

H3K4me2和H3K4me3的缺失损害了基因表达（图源自Cell Research ）

重要的是，在H3K4me2/3水平降低后，Pol II转录暂停形式的丧失伴随着延长聚合酶的进一步下降和随后的转录下调，这表明转录暂停状态下的Pol II被过早终止，而不是被释放到有效的转录延伸中。支持这一观点的是，H3K4me2/3的缺失诱导了启动子结合的INTAC复合物的相对富集，该复合物最近被发现是高等生物过早终止的主要调节因子。然而，H3K4me2/3是通过调节染色质结构直接调节暂停，还是通过募集涉及暂停Pol II稳定性的效应蛋白仍不清楚。总之，该研究确定了组蛋白修饰酶与后生动物转录调节之间的相互作用，同时提出了新的研究问题。

原文链接：

https://www.nature.com/articles/s41422-023-00794-3

转自：“iNature”微信公众号

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