Isoformerne af HP1 -proteinet regulerer organisationen og strukturen af ​​heterochromatin

Forskere fra programmet Epigenetics and Cancer Biology fra Bellvitge Biomedical Research Institute (IDIBELL), ledet af Dr. Àlex Vaquero, har belyst HP1 -proteiners rolle i forhold til kromatinstruktur og genomstabilitet, skelne mellem forskellige funktioner baseret på tilstedeværelsen af ​​forskellige varianter af dette protein. Arbejdet, udgivet i Cellerapporter , blev udført i samarbejde med andre forskningsgrupper i Europa og USA.

Genetisk materiale er organiseret i cellekernen som kromatin, en struktur, der hovedsageligt består af DNA -molekyler forbundet med histoner og andre proteiner. Chromatin findes i to klart differentierbare tilstande, når cellen ikke deler sig:euchromatin (mindre kondenseret) og heterochromatin (mere kondenseret). Heterochromatin protein 1 (HP1) er en strukturel komponent i heterochromatin, der findes i tre forskellige varianter eller isoformer:HP1α, HP1β og HP1γ. Meget af aktiviteten af ​​disse isoformer synes at være overflødig.

I et tidligere værk udgivet i begyndelsen af ​​året af tidsskriftet Epigenetik , Dr. Vaqueros team viste, at i modsætning til tidligere tro, under betingelser for oxidativ stress, f.eks. sygdomme som kræft, Parkinsons og Alzheimers, såvel som ved aldring, de tre varianter af HP1 spiller forskellige roller, der opretholder stabilitet og etablerer forskellige niveauer af kromatinkomprimering. Specifikt, de tre isoformer etablerer differentielle funktionelle forbindelser med methyltransferase Suv39h1, et nøgleenzym i epigenetisk genomkontrol.

I denne nye undersøgelse offentliggjort i Cellerapporter , forskerne studerede den regulatoriske rolle HP1α, HP1β og HP1γ i forhold til pericentrisk heterochromatin, som afgrænser centromerområdet eller samlingspunktet mellem søsterkromatiderne i et kromosom. Disse regioner spiller en central strukturel rolle i genomet, og deres ændring er forbundet med genomisk ustabilitet, kromosomafvigelser og menneskelige sygdomme som kræft. I en række eksperimenter med mus embryonale fibroblaster (MEF'er), forskerne viser, at det specifikke tab af HP1α fører til en større tilstedeværelse af de epigenetiske mærker H4K20me3 og H3K27me3, direkte forbundet med hyperkompaktion af chromatin; på den anden side, tab af HP1β fører til en stigning i CTCF i undersøgelsesområdet, en vigtig transkriptionsfaktor i reguleringen af ​​kromatinarkitektur.

Dermed, baseret på den sekundære interaktion, de genererer med andre proteiner og enzymer, forskellige HP1 -proteiner kunne spille en forskellig rolle i organisationen af ​​kromatindomæner. Dr. Vaquero siger, "HP1α ville opretholde, sammen med CTCF, den interne struktur af perifert heterochromatin ved at kontrollere fordelingen af ​​H4K20me3 og H3K27me3. Dette fund udvider vores nuværende viden om genomets organisation og giver et nyt perspektiv vedrørende HP1 -isoformers rolle og deres funktionelle forhold til heterochromatinstruktur og stabilitet. "Under hensyntagen til at ændringer i pericentrisk heterochromatin har været relateret til defekter i cellecyklussen. , DNA -skader, kromosomafvigelser, celledød, kræft og aldring, begge grundforskningsundersøgelser kan potentielt lede vejen mod en bedre forståelse af disse processer, der er forbundet med mange sygdomme.