生物谷报道：美国Stower研究所Shilatifard实验室的最新发现揭示出了组蛋白间交谈翻译所需的分子机器。这项发表在12月14日的《Cell》杂志上的问题题目为，“Histone Crosstalk between H2B Monoubiquitination and H3 Methylation Mediated COMPASS”，该研究分析了哺乳动物MLL复合体的酵母对应物。MLL复合体是一种与儿童急性骨髓性白血病发生密切相关的组蛋白甲基化酶。
组蛋白是染色质的重要成份，它们是DNA的包装财料。组蛋白还在基因表达的调节方面起到重要作用。组蛋白H3能被甲基化，并且这种修饰是基因表达的一个关键部分。
若干年前，Shilatifard实验室在酵母中确定出了第一个组蛋白H3赖氨酸（H3K4）甲基转移酶——COMPASS。此后不久，该实验室确定出人类的MLL蛋白也存在于能甲基化H3K4的类COMPASS复合体中。2002年，Shilatifard实验室报道了首个组蛋白的交谈， COMPASS进行的组蛋白甲基化调节与H2B单泛素化作用之间的交谈。
该实验室的博士后Jung-Shin Lee解释说，目前他们已经知道组蛋白的这种交谈模式在从酵母到人类的不同物种中具有高度保守性，但是目前对这种作用的分子机制还知之甚少。这项新的研究则阐述了这种组蛋白交谈翻译所需的分子机器。
这项研究阐明,COMPASS的Cps35亚基是翻译H2B单泛素化作用与COMPASS进行的H3甲基化作用之间的交谈所必须的。Shilatifarda博士表示，已知MLL复合体在组蛋白甲基化与白血病密切相关，确定出与此过程有关的分子机器则非常有用。
在2006年9月8日出版的Cell杂志上，来自英国剑桥大学病理学系和Gurdon研究所的研究人员发现组蛋白H3的脯氨酸异构化能够调节赖氨酸甲基化和基因表达。甲基化是表观遗传修饰的一种重要形式，能稳定基因，阻碍基因的表达，因此组蛋白H3中的脯氨酸的构型变化是甲基化和基因表达两种对立活动的一个开关。
脯氨酸的顺－反异构化作用是信号途径中的一个调节开关。在这项新的研究中，研究人员确定出脯氨酸异构酶Fpr4（酵母FK506结合蛋白家族的一个成员）是一种能够与组蛋白H3和H4的末尾氨基酸结合并催化H3脯氨酸P30和P38异构化的酶（离体状况下）。
在这项研究中，研究人员证明P38是K36甲基化所必须的，并且Fpr4执行的异构化作用能抑制Set2甲基化H3的K36。这些结果揭示出由Fpr4控制的P38的构型状况对Set2甲基化H3K36至关重要。
与这种对立作用一致，Fpr4活体催化活性的消失会导致H3K36甲基化水平的降低，并延迟酵母中特定基因的转录诱导。这项研究证实脯氨酸异构化是一种新颖的共价组蛋白修饰方式，能够调节转录，并且给出证据证实了组蛋白赖氨酸甲基化和脯氨酸异构化之间发生的对话。
原始出处：
Cell, Vol 131, 1084-1096, 14 December 2007
Article
Histone Crosstalk between H2B Monoubiquitination and H3 Methylation Mediated by COMPASS
Jung-Shin Lee,1 Abhijit Shukla,2 Jessica Schneider,1 Selene K. Swanson,1 Michael P. Washburn,1 Laurence Florens,1 Sukesh R. Bhaumik,2 and Ali Shilatifard1,
1 Stowers Institute for Medical Research, 1000 East 50th Street, Kansas City, MO 64110, USA
2 Department of Biochemistry and Molecular Biology, Southern Illinois University School of Medicine, 1245 Lincoln Drive, Carbondale, IL 62901, USA
Corresponding author
Ali Shilatifard
ash@stowers-institute.org
COMPASS, the yeast homolog of the mammalian MLL complex, is a histone H3 lysine 4 (H3K4) methylase consisting of Set1 (KMT2) and seven other polypeptides, including Cps35, the only essential subunit. Histone H2B monoubiquitination by Rad6/Bre1 is required for both H3K4 methylation by COMPASS, and H3K79 methylation by Dot1. However, the molecular mechanism for such histone crosstalk is poorly understood. Here, we demonstrate that histone H2B monoubiquitination controls the binding of Cps35 with COMPASS complex. Cps 35 is required for COMPASS' catalytic activity in vivo, and the addition of exogenous purified Cps35 to COMPASS purified from a Δrad6 background results in the generation of a methylation competent COMPASS. Cps35 associates with the chromatin of COMPASS-regulated genes in a H2BK123 monoubiquitination-dependent but Set1-independent manner. Cps35 is also required for proper H3K79 trimethylation. These findings offer insight into the molecular role of Cps35 in translating the H2B monoubiquitination signal into H3 methylation.
