我國學者揭示H2A.Z蛋白變體對DNA復制起始點的調控機制

　　近日，生物大分子國家重點實驗室的李國紅課題組與感染與免疫院重點實驗室的朱明昭課題組合作，在Nature上發表了題為“H2A.Z facilitates licensing and activation of early replication origins”的論文。該研究發現組蛋白變體H2A.Z能夠通過H2A.Z-SUV420H1-H4K20me2-ORC1通路幫助在染色質進行復制起始位點的選擇，并進一步發現受H2A.Z調控的復制位點相比與其他的復制位點有著更高的復制信號，也更偏向在復制期早期被激活使用。

　　DNA復制是一個確保遺傳信息精確傳遞的生命過程。細胞在G1期時，復制起始識別復合物(Origin Recognition Complex, ORC)識別染色質上的復制位點，進一步的招募DNA解旋酶MCM等，形成復制前體復合物(pre-Replication Complex)，完成復制起始位點的認證。而當細胞進入復制期S期時，被認證的復制起始位點被選擇性的激活使用。在真核生物中，復雜的染色質結構上存在多個復制起始位點。真核生物DNA復制起始位點的選擇受DNA序列和表觀遺傳因素共同調控。目前，表觀遺傳因素對染色質上DNA復制起始位點的選擇機制仍然很不清楚。

　　李國紅課題組結合生物化學和細胞生物學實驗發現，含有組蛋白變體H2A.Z的核小體能夠通過直接結合甲基化酶SUV420H1，促進核小體上的H4組蛋白第20位賴氨酸發生二甲基化修飾（H4K20me2）。而帶有H4K20me2修飾的H2A.Z核小體，能夠招募復制前體復合物中的ORC1（Origin Recognition protein 1）蛋白，從而幫助染色質上復制起始位點的選擇。通過全基因組學分析，該課題發現在HeLa細胞中，H2A.Z與H4K20me2、ORC1以及被激活使用的復制起始位點在全基因組上有非常高比例的共定位。而當在HeLa細胞中敲低H2A.Z時，H4K20me2、ORC1以及復制信號都有大幅降低。進一步的研究發現，受H2A.Z調控的復制起始位點比其他的復制起始位點有更高的復制信號，并偏向在復制期早期被激活使用。

　　為了研究這個通路在生理條件下的作用，李國紅課題組與朱明昭課題組合作，構建了在小鼠T細胞中條件性敲除H2A.Z的小鼠。研究結果也發現，在T細胞中條件性敲除H2A.Z會導致活化后的T細胞增殖變慢，復制信號顯著降低。

　　該課題獲得國家自然科學基金、國家重點研發計劃項目、中科院先導項目以及中科院前沿科學重點研究計劃的資助。