SWR1C 효소가 ATPase 활성을 통해 뉴클레오좀 산성 패치에 결합하여 H2A.Z 침착을 촉매한다

Core Concepts

SWR1C 크로마틴 리모델링 효소는 ATP 의존적으로 뉴클레오좀 히스톤 H2A를 히스톤 변이체 H2A.Z로 교환하는 반응을 촉매한다. 이 과정에서 SWR1C는 뉴클레오좀의 산성 패치에 결합하여 효소 활성을 활성화시킨다.

Abstract

SWR1C는 14개의 소단위체로 구성된 크로마틴 리모델링 효소로, H2A.Z 변이체의 침착을 촉매한다.
뉴클레오좀의 산성 패치는 다른 크로마틴 리모델링 효소들에서 중요한 역할을 하지만, SWR1C에서의 역할은 알려져 있지 않았다.
비대칭적으로 조립된 뉴클레오좀을 이용한 실험 결과, SWR1C는 뉴클레오좀의 양면에 있는 산성 패치에 동시에 결합해야 H2A.Z 교환 반응을 수행할 수 있음을 보여준다.
단일 산성 패치의 결실은 고친화도 뉴클레오좀 결합과 ATPase 활성 자극 손실을 초래한다.
Swc5 소단위체에 보존된 아르기닌 풍부 모티프가 산성 패치에 결합하고 H2A.Z 교환 활성에 중요한 것으로 확인되었다.
Swc5-뉴클레오좀 복합체의 저해상도 cryo-EM 구조는 Swc5가 산성 패치, H4 N-말단, H2B C-말단 헬릭스와 상호작용함을 보여준다.
이러한 결과는 SWR1C가 Swc5의 아르기닌 모티프와 뉴클레오좀 산성 패치 간 소통을 통해 H2A.Z 교환 활성을 수행함을 시사한다.

Stats

SWR1C는 AB/AB 뉴클레오좀에 대해 13.6 nM의 Kd를 가지지만, 단일 또는 이중 산성 패치 변이 뉴클레오좀에 대해서는 Kd를 측정할 수 없을 정도로 결합 친화도가 크게 감소한다.
Swc5RRKR-4A 돌연변이체를 포함한 SWR1C 복합체는 뉴클레오좀 자극 ATPase 활성이 크게 감소한다.

Quotes

"SWR1C는 뉴클레오좀의 양면에 있는 산성 패치에 동시에 결합해야 H2A.Z 교환 반응을 수행할 수 있다."
"단일 산성 패치의 결실은 고친화도 뉴클레오좀 결합과 ATPase 활성 자극 손실을 초래한다."
"Swc5의 아르기닌 풍부 모티프가 산성 패치에 결합하고 H2A.Z 교환 활성에 중요한 것으로 확인되었다."

Key Insights Distilled From

Dual engagement of the nucleosomal acidic patches is essential for deposition of histone H2A.Z by SWR1C

by Gioacchini,N... at www.biorxiv.org 12-09-2021

https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2021.12.08.471801v5

Deeper Inquiries

SWR1C가 뉴클레오좀의 양면 산성 패치에 동시에 결합하는 정확한 메커니즘은 무엇일까?

SWR1C는 뉴클레오좀의 양면 산성 패치에 동시에 결합하여 활동하는 "펜서 모양" 구조를 형성합니다. 이 구조는 SWR1C가 뉴클레오좀을 양면에서 동시에 결합하고 이중 산성 패치를 활용하여 뉴클레오좀의 H2A.Z 치환을 촉진하는 데 중요한 역할을 합니다. 이러한 결합 방식은 SWR1C가 뉴클레오좀을 효과적으로 활성화하여 H2A.Z 치환을 촉진하는 데 중요한 역할을 합니다.

다른 크로마틴 리모델링 효소들은 산성 패치와 어떻게 상호작용하며, 이것이 SWR1C와 어떻게 다른가?

다른 크로마틴 리모델링 효소들은 뉴클레오좀의 산성 패치와 상호작용하여 활동합니다. 예를 들어, ISWI, SWI/SNF, 및 INO80C와 같은 크로마틴 리모델링 효소들은 뉴클레오좀의 산성 패치와 상호작용하여 리모델링 활동을 조절합니다. 이러한 효소들은 산성 패치를 통해 뉴클레오좀에 결합하고 활동을 개시합니다. 그러나 SWR1C는 다른 크로마틴 리모델링 효소들과는 다르게 뉴클레오좀의 양면 산성 패치에 동시에 결합하여 작용하며, 이것이 SWR1C와 다른 크로마틴 리모델링 효소들과의 차이점 중 하나입니다.

Swc5의 H4 N-말단 및 H2B C-말단 헬릭스 결합이 SWR1C 활성에 어떤 영향을 미치는가?

Swc5의 H4 N-말단 및 H2B C-말단 헬릭스 결합은 SWR1C의 활성에 중요한 영향을 미칩니다. 이 상호작용은 SWR1C가 뉴클레오좀과 상호작용하고 H2A.Z 치환을 촉진하는 데 필수적인 역할을 합니다. 특히, Swc5는 H2B-K123와 상호작용하여 뉴클레오좀의 C-말단 헬릭스를 포착하고 H4 N-말단 테일과 상호작용합니다. 이러한 상호작용은 SWR1C의 활성을 조절하고 H2A.Z 치환을 조절하는 데 중요한 역할을 합니다. 이러한 상호작용은 SWR1C의 기능을 규제하고 크로마틴 구조와 기능에 중요한 영향을 미칩니다.