Os promotores de genes são genomicamente codificados para facilitar a troca/incorporação de histonas

Citação: Os promotores de genes Bartholomew B (2025) são genomicamente codificados para facilitar a troca/incorporação de histonas. PLOS BIOL 23 (5): E3003160. https://doi.org/10.1371/journal.pbio.3003160

Publicado: 13 de maio de 2025

Direitos autorais: © 2025 Blaine Bartholomew. Este é um artigo de acesso aberto distribuído sob os termos do Licença de atribuição do Artistic Commonsque permite o uso, a distribuição e a reprodução irrestritos em qualquer meio, desde que o autor e a fonte originais sejam creditados.

Financiamento: Este trabalho foi apoiado pelo Instituto Nacional de Ciências Médicas Gerais (R01GM108908) a BB. Os financiadores não tiveram papel no desenho do estudo, coleta e análise de dados, decisão de publicar ou preparação do manuscrito

Interesses concorrentes: O autor declarou que não existem interesses concorrentes.

O DNA genômico é embalado em cromatina por nucleossomos nos quais o DNA é envolto ~ 1,7 vezes em torno de um disco de proteína compreendido por oito proteínas de histonas. Já em 2006, havia evidências de que o posicionamento genômico dos nucleossomos é intrinsecamente determinado no nível de sequência de DNA (1). O posicionamento do nucleossomo em alguns casos está ligado à capacidade de certas seqüências de DNA de dobrar e adotar naturalmente a conformação necessária para se ligar eficientemente aos octâmeros da histona ou impedir a ligação do octâmero da histona (2). No entanto, existem muitos casos em que a sequência de DNA é insuficiente para explicar o cenário da cromatina genômica. Por exemplo, um estudo descobriu que reconstituir cromatina com DNA e octâmeros de histonas recombinantes não é suficiente para reconstituir com precisão o estado in vivo da cromatina (3). Os remodeladores de cromatina dependentes de ATP são o fator ausente e, quando adicionados com ATP à cromatina de levedura montada in vitro, produz quase o mesmo padrão observado in vivo.

Os remodeladores dependentes de ATP mobilizam apenas nucleossomos (ISWI, CHD1 e Ino80) ou mobilizam e deslocam nucleossomos (SWI/SNF) ou trocam histonas específicas de nucleossomos (SWR em leveduras e P400 e SRCAP em vertebrados e ino80). Um motivo de DNA comum encontrado em promotores de genes em Saccharomyces cerevisiae é um trato poli d (a), que foi mostrado in vitro para interromper o movimento do nucleossomo pelo complexo RSC (3), um membro da família SWI/SNF e CHD1 (4). Um trato poli (da) e um motivo rico em GC nas regiões promotores também foram mostradas in vivo para common o posicionamento do nucleossomo por SWI/SNF (5). O Ino80 é outro remodelador de cromatina que interrompe o movimento dos nucleossomos na região promotora e posiciona com precisão os nucleossomos na mesma posição +1 que observou in vivo (3). Esta propriedade do Ino80, no entanto, não é mediada pela afinidade do Ino80 por uma sequência de DNA de consenso, mas é ditada pelas propriedades de flexão física do DNA (6). Esses dados mostram o DNA nos promotores de genes modula diretamente os diferentes remodeladores de cromatina que atuam nessa região.

O SWR também funciona nas regiões promotoras, mas em vez de mobilizar os nucleossomos, take away o H2A e o substitui por H2a.z de maneira dependente de ATP (7). As histonas são frequentemente classificadas como canônicas (expressas e incorporadas durante a fase S do ciclo celular) ou como uma variante (constitutivamente expressa e incorporada fora da fase S) (8). H2A.Z é uma variante H2A que compartilha 60% de identidade com H2A e tem grandes papéis na transcrição, limites da heterocromatina, segregação cromossômica e reparo de quebra de fita dupla (9). A incorporação de H2A.Z nos nucleossomos aumenta o Desembroping do DNA do Octâmer de Histona, o que torna o DNA mais acessível para a maquinaria transcricional (ver Fig 1) (10). Nos nucleossomos H2A.Z, os dímeros de histona H2A.Z-HB têm interações enfraquecidas com o tetrâmero H3-H4 e uma tendência mais alta de se afastar do tetrâmero que também leva ao aumento da acessibilidade do DNA (10).

A incorporação de H2A.Z foi anteriormente preferida para preferir o lado dos nucleossomos, onde há uma corrida de> 3 G: c consecutiva em uma região de 16 bases (11). Não ficou claro se essa especificidade da sequência de DNA refletia que observou in vivo porque foi visto seletivamente em temperaturas mais baixas e usou a sequência de posicionamento do nucleossomo synthetic de Widom (sequência 601 (11). Agora, usando uma combinação de ensaios in vivo e in vitro, um novo estudo de biologia do PLOS mostra que o poli (DA: DT) estimula a incorporação de H2A.Z em mononucleossomos de levedura nativa (12). Os autores desenvolveram um novo método para mapear a extensão de uma ou duas cópias de H2A.Z sendo incorporada por nucleossomo in vivo. Eles projetaram cisteínas únicas em resíduos 46 de H2a.Z e 39 de H2A para dissulfera seletivamente o reticulação das duas cópias de H2A presentes em um nucleossomo particular person. H2A.Z também se distingue do H2A, fundindo duas cópias do epítopo V5 ao terminal C de H2a.z. Aqui, os autores descobrem que a maioria dos nucleossomos H2A.Z contém apenas uma cópia do H2A.Z, que tem ~ 5 vezes mais possibilities de ocorrer do que os nucleossomos com todos os H2a substituídos por H2a.z. Além de mostrar (pela MNase Chip-seq) que o SWR é responsável por incorporar o H2A.Z na posição +1 dos promotores, como observado anteriormente, eles também identificam grupos de novos locais que não foram relatados anteriormente como dependentes de SWR que não estão ligados a regiões promotoras ou acetilação de histonas, que se referem a H2A.Z Islands.

O viés de sequência do SWR foi delineado usando o H2A mono-nucleossomos nativos isolados pela digestão microcócica da nuclease da cromatina de levedura nativa das células que tiveram o SWR1, a subunidade catalítica do complexo SWR e a histona h2a.z removida. Aqui, os autores descobrem que o SWR prefere que incorpore h2a.z nos nucleossomos contendo tratos poli (da: dt) proximal à entrada do DNA e aos lados de saída (Fig 1). Eles realizam experimentos adicionais para examinar o potencial de poli (DA: DT) para common o SWR usando 601 nucleossomos e introduziram trechos de 10 ou 13 resíduos consecutivos de DA em diferentes locais em todo o nucleossomo. Como o observado com os nucleossomos nativos, eles encontraram um trato poli (DA) 40-50 nucleotídeos do eixo da díade (Shl -4 e -5) estimula a incorporação de H2A.Z. Esses mesmos nucleossomos parecem apertar as interações do SWR, refletidas por um leve aumento na afinidade do SWR1 por esses nucleossomos.

Esses dados estão de acordo notável com os promotores de levedura sendo ricos a montante e a jusante da região depletada por nucleossomos e se correlacionam com onde o H2A.Z é enriquecido. Neste estudo, os autores encontram uma nova maneira pela qual a sequência de DNA nos promotores de genes modula a troca de histonas que facilita a transcrição. As diferenças entre o presente estudo e as relatadas anteriormente para SWR provavelmente se devem à diferença inerente entre fortes sequências de posicionamento como o DNA widom e o do genoma da levedura (11Assim,12). A temperatura também pode ser um fator, mas por si só não é suficiente para explicar completamente essas diferenças.