Molecular Cell：转录复合物被泛素控制

irisln

Molecular Cell：转录复合物被泛素控制 生物通报道：一段时间以来，科研人员致力于破译基因转录所需的分子机器聚集到基因转录起始位点的顺序。以Wistar研究所研究人员为首的研究小组最近发现，基因-转录机器到达正确位点后，并不是立刻开始行动，而是在某种监控下“蓄势待发”，直到某种激发信号“通知”它沿着线状DNA分子前进。详细内容刊登于《MolecularCell》杂志。成套关键基因面对压力刺激或者其它致命性需要时，能够被瞬时激活。比如胚胎干细胞就拥有无数处于这种状态的基因。Wistar研究人员的新数据为阐明这种现象提供了一种机制。研究人员将关注点放在泛素（ubiquitin）分子上。泛素到达位点后似乎会抑制已经聚集好的转录机器进行转录。
  生物谷报道：一段时间以来，科研人员致力于破译基因转录所需的分子机器聚集到基因转录起始位点的顺序。以Wistar研究所研究人员为首的研究小组最近发现，基因-转录机器到达正确位点后，并不是立刻开始行动，而是在某种监控下“蓄势待发”，直到某种激发信号“通知”它沿着线状DNA分子前进。详细内容刊登于Molecular Cell杂志。
  成套关键基因面对压力刺激或者其它致命性需要时，能够被瞬时激活。比如胚胎干细胞就拥有无数处于这种状态的基因。Wistar研究人员的新数据为阐明这种现象提供了一种机制。
  研究人员将关注点放在泛素（ubiquitin）分子上。泛素到达位点后似乎会抑制已经聚集好的转录机器进行转录。泛素一旦离开，核心中携带RNA聚合酶II的转录机器获得自由，转录过程被启动。研究过程是在酵母（一种经常被用于遗传研究的模式生物）中进行的。
  文章高级作者、Wistar研究所Shelley L. Berger博士说，本次实验中我们发现，聚合酶附着在基因上，在泛素离开的时候被激活。来自其它实验室的证据提示，干细胞中可能有许多基因以这种方式处于平衡状态，准备驱动细胞采取各种各样的发育途径，形成不同的组织。很有可能许多性命攸关的细胞功能依赖于一种由这种过程调节的快反应。
  早期工作中，Berger与其同事希望通过添加或者移除一个小蛋白（泛素修饰的特异组蛋白）对基因表达进行调控。组蛋白被DNA紧密缠绕后形成的盘状结构是核小体，核小体就像是穿在DNA链上的珠子。核小体链经过进一步的盘绕、折叠而成染色质——染色体的基本物质。已知对组蛋白的特定修饰与基因的抑制或活化有关。早期研究获得的一个关键发现是添加和移除泛素都是优化转录所必需的。
  此次研究过程中，Berger等人抑制泛素的离开，以求阐明离开步骤的重要性和所导致的结果。文章第一作者Anastasia Wyce说，如果泛素不能离开组蛋白，那么某种在正常情况下会参与启动基因表达的酶不能活化。聚合酶体停留在基因的起始位点，但不能被激活。泛素似乎是一个检查点，离开后聚合酶才能完全发挥功能。
            

  泛素是一种存在于真核生物中且在进化中高度保守的小分子蛋白，含76个氨基酸残基。在蛋白酶体中进行的底物蛋白泛素化过程依赖一个复杂的系统，它包括泛素活化酶（E1）、泛素-联连酶（E2）和底物识别蛋白（E3酶）。泛素在真核生物体内广泛存在,泛素化修饰是转录后的修饰方式之一;组蛋白是染色质的主要成分之一,与基因的表达有密切关系.组蛋白的泛素化修饰与经典的蛋白质的泛素调节途径不同,不会导致蛋白质的降解,但是能够招募核小体到染色体、参与X染色体的失活、影响组蛋白的甲基化和基因的转录.组蛋白的去泛素化修饰同样与染色质的结构及基因表达密切相关.组蛋白的泛素化和磷酸化、乙酰化、甲基化修饰之间还存在协同和级联效应。
原始出处:
Molecular Cell, Vol 27, 275-288, 20 July 2007
Article
H2B Ubiquitylation Acts as a Barrier to Ctk1 Nucleosomal Recruitment Prior to Removal by Ubp8 within a SAGA-Related Complex
Anastasia Wyce,1,2 Tiaojiang Xiao,3 Kelly A. Whelan,1 Christine Kosman,1,2 Wendy Walter,1 Dirk Eick,4 Timothy R. Hughes,5 Nevan J. Krogan,6 Brian D. Strahl,3 and Shelley L. Berger1,


1 Gene Expression and Regulation Program, The Wistar Institute, Philadelphia, PA 19104, USA2 University of Pennsylvania School of Medicine, Philadelphia, PA 19104, USA3 Department of Biochemistry and Biophysics, University of North Carolina School of Medicine, Chapel Hill, NC 27599, USA4 Institute of Clinical Molecular Biology and Tumour Genetics, GSF-National Research Center for Environment and Health, Marchioninistrasse 25, D-81377 Munich, Germany5 Banting and Best Department of Medical Research, University of Toronto, Toronto, ON M5G 1L6, Canada6 Department of Cellular and Molecular Pharmacology, University of California, San Francisco, San Francisco, CA 94143, USA

Corresponding author
Shelley L. Berger
berger@wistar.org
Histone modifications play an important role in transcription. We previously studied histone H2B ubiquitylation on lysine 123 and subsequent deubiquitylation by SAGA-associated Ubp8. Unlike other histone modifications, both the addition and removal of ubiquitin are required for optimal transcription. Here we report that deubiquitylation of H2B is important for recruitment of a complex containing the kinase Ctk1, resulting in phosphorylation of the RNA polymerase II (Pol II) C-terminal domain (CTD), and for subsequent recruitment of the Set2 methyltransferase. We find that Ctk1 interacts with histones H2A and H2B, and that persistent H2B ubiquitylation disrupts these interactions. We further show that Ubp8 enters the GAL1 coding region through an interaction with Pol II. These findings reveal a mechanism by which H2B ubiquitylation acts as a barrier to Ctk1 association with active genes, while subsequent deubiquitylation by Ubp8 triggers Ctk1 recruitment at the appropriate point in activation.