マウス胚性幹細胞におけるcBAF、pBAF、gBAF複合体によるポリコーム関連ヒストン修飾の差異的な調節

Основні поняття

cBAF複合体は、ポリコーム関連ヒストン修飾H3K27me3とH2AK119ubを効果的に除去し、Nkx2.9遺伝子の転写を活性化する。一方、gBAFとpBAF複合体はこれらのポリコーム修飾を十分に除去できない。

Анотація

本研究では、マウス胚性幹細胞において、cBAF、pBAF、gBAF複合体をそれぞれ特異的に標的遺伝子Nkx2.9に招集し、ポリコーム関連ヒストン修飾の変化を解析した。

• cBAF複合体は、H3K27me3とH2AK119ubの両方のポリコーム修飾を効果的に除去した。一方、gBAFとpBAF複合体はこれらの修飾を十分に除去できなかった。
• cBAF複合体による修飾の除去は、単なるヌクレオソームの脱離だけでは説明できず、ポリコーム修飾ヌクレオソームの置換が関与していると考えられる。
• cBAF複合体の招集は、Nkx2.9遺伝子の転写活性化を最も強く誘導した。

以上の結果から、cBAF複合体はポリコーム関連ヒストン修飾の除去と遺伝子活性化において、gBAFやpBAF複合体とは異なる特異的な役割を持つことが明らかになった。

Статистика

cBAF複合体の招集により、Nkx2.9プロモーター領域でH3K27me3が2.5倍低下した。
cBAF複合体の招集により、Nkx2.9プロモーター領域でH2AK119ubが2倍低下した。
cBAF複合体の招集により、Nkx2.9の転写は2.8倍上昇した。

Цитати

"cBAF複合体は、ポリコーム関連ヒストン修飾H3K27me3とH2AK119ubを効果的に除去し、Nkx2.9遺伝子の転写を活性化する。"
"cBAF複合体によるポリコーム修飾の除去は、単なるヌクレオソームの脱離だけでは説明できず、ポリコーム修飾ヌクレオソームの置換が関与していると考えられる。"

Ключові висновки, отримані з

Differential Modulation of Polycomb-Associated Histone Marks by cBAF, pBAF, and gBAF Complexes

by Bergwell,M.,... о www.biorxiv.org 09-23-2023

https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2023.09.23.557848v2

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ポリコーム修飾ヌクレオソームの置換にはどのようなメカニズムが関与しているのか?

ポリコーム修飾ヌクレオソームの置換には、主に以下のメカニズムが関与しています。まず、cBAF複合体がポリコーム修飾を持つヌクレオソームを除去する際、これらの修飾が付加されたヌクレオソームが物理的に排除されることが重要です。この過程では、cBAFがポリコーム修飾を持つヌクレオソームを特異的に認識し、これを除去することが示されています。次に、除去されたヌクレオソームは、H3.3などの未修飾のヌクレオソームに置き換えられることが観察されています。この置換は、cBAFがポリコーム修飾を持つヌクレオソームを排除した後に、H3.3を含むヌクレオソームが新たに挿入されることによって行われます。このように、cBAFはポリコーム修飾を持つヌクレオソームを効果的に除去し、未修飾のヌクレオソームに置き換えることで、遺伝子の転写活性化を促進します。

gBAFやpBAF複合体がポリコーム修飾を効果的に除去できない理由は何か?

gBAFおよびpBAF複合体がポリコーム修飾を効果的に除去できない理由は、これらの複合体が持つ特異的なサブユニット構成に起因しています。特に、pBAF複合体はSS18を含まないため、cBAFと同様のポリコーム修飾に対する強力な対抗機能を持たないことが示されています。gBAFも同様に、cBAFに比べてポリコーム修飾の除去能力が低いことが観察されています。これらの複合体は、ポリコーム修飾を持つヌクレオソームを特異的に認識し、排除するためのメカニズムが不十分であるため、ポリコーム修飾の効果的な除去ができないのです。さらに、gBAFやpBAFは、cBAFが持つような特異的な相互作用を介してポリコーム修飾を持つヌクレオソームを排除する能力が欠如しているため、これが彼らの機能的な限界となっています。

cBAF複合体がポリコーム修飾の除去と遺伝子活性化において特異的な役割を果たす背景にある生物学的意義は何か?

cBAF複合体がポリコーム修飾の除去と遺伝子活性化において特異的な役割を果たす背景には、発生過程や細胞分化における遺伝子発現の調節が重要な生物学的意義として挙げられます。cBAFは、ポリコーム修飾を持つ遺伝子の転写を促進するために、これらの修飾を効果的に除去する能力を持っています。この機能は、細胞が特定の運命に分化する際に必要な遺伝子の発現を調整するために不可欠です。特に、cBAFはNkx2.9のような発生に重要な遺伝子の転写を活性化することで、神経分化の過程において重要な役割を果たします。したがって、cBAFの機能は、細胞の運命決定や発生過程における遺伝子発現のダイナミクスを制御する上で、非常に重要な生物学的意義を持つと言えます。