文章信息
文章題目：A conserved H3K14ub-driven H3K9me3 for chromatin compartmentalization
期刊：Nature
發(fā)表時(shí)間：2025 年 10 月 15 日
主要內(nèi)容：華東師范大學(xué)翁杰敏教授團(tuán)隊(duì)和中科院生物化學(xué)與細(xì)胞生物學(xué)研究所陳德桂研究員團(tuán)隊(duì)合作在 Nature 上發(fā)表了“A conserved H3K14ub-driven H3K9me3 for chromatin compartmentalization”的研究論文。該研究報(bào)道了哺乳動(dòng)物細(xì)胞近著絲粒異染色質(zhì)形成、維持和穩(wěn)定遺傳的新機(jī)制。
原文鏈接：
https://www.nature.com/articles/s41586-025-09624-5
使用TransGen產(chǎn)品：
TransScript? One-Step gDNA Removal and cDNA Synthesis SuperMix (AT311)
TransStart? Tip Green qPCR SuperMix (AQ141)
研究背景
真核生物基因組由高度濃縮的異染色質(zhì)和結(jié)構(gòu)松散的常染色質(zhì)組成，其中，組成型異染色質(zhì)主要存在于基因稀少且含有大量重復(fù)序列的近著絲粒區(qū)域、反轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座子元件及端粒中，對著絲粒形成、姐妹染色體聯(lián)會(huì)與分離、基因組完整性及基因轉(zhuǎn)錄調(diào)控至關(guān)重要。異染色質(zhì)形成、維持和遺傳的調(diào)控機(jī)制在裂殖酵母至哺乳動(dòng)物中都高度保守，且在裂殖酵母中研究最為深入，涉及到組蛋白修飾調(diào)控與 RNA 調(diào)控。然而在哺乳動(dòng)物中圍繞異染色質(zhì)形成與維持的分子機(jī)理并不十分清楚。
文章概述
異染色質(zhì)的形成與穩(wěn)態(tài)遺傳依賴于組蛋白 H3 第 9 位賴氨酸的三甲基化（H3K9me3），在裂殖酵母和哺乳動(dòng)物中的 H3K9 的三甲基化修飾，分別由甲基轉(zhuǎn)移酶 Clr4 和 SUV39H1/2 催化。H3K9me3 可招募 Swi6/HP1 等異染色質(zhì)結(jié)合蛋白，并通過蛋白-蛋白相互作用招募 Clr4 和 SUV39H1/2，促進(jìn)異染色質(zhì) H3K9 甲基化。同時(shí)，Clr4/SUV39H1/2 本身也能直接識別并結(jié)合 H3K9me，并催化生成新的 H3K9 甲基化修飾。然而，裂殖酵母中 Clr4 與 Cul4 組成的 CLRC 復(fù)合體能催化 H3K14 單泛素化（H3K14ub），促進(jìn) H3K9 甲基化和異染色質(zhì)形成，具體機(jī)制尚不明確；而在哺乳動(dòng)物中，SUV39H1/2 并不與 Cul4 形成復(fù)合體，也沒有研究報(bào)道哺乳動(dòng)物的異染色質(zhì)形成與遺傳的機(jī)制是否與 H3K14ub 相關(guān)。
研究團(tuán)隊(duì)通過高通量篩選發(fā)現(xiàn)在細(xì)胞周期的間期 G2 和有絲分裂期 M 高表達(dá)的泛素 E3 連接酶 G2E3 能特異催化著絲粒異染色質(zhì) H3K14ub 修飾。進(jìn)一步的研究發(fā)現(xiàn) G2E3 催化的 H3K14ub 可增強(qiáng) SUV39H1/2 介導(dǎo)的 H3K9me3 修飾，其機(jī)制是 SUV39H1/2 的 Chromo 結(jié)構(gòu)域不僅能結(jié)合 H3K9me3，還能特異識別和結(jié)合 H3K14ub, 并且主要是通過結(jié)合 H3K14ub 定位于近著絲粒異染色質(zhì)。重要的是，G2E3 在有絲分裂早期就高表達(dá)，以 RNA 依賴的方式結(jié)合到有絲分裂早期的染色體近著絲粒異染色質(zhì)區(qū)域，進(jìn)而通過其催化的 H3K14ub 招募 SUV39H1/2 并促進(jìn)其 H3K9 甲基化酶活性，以及后續(xù)的異染色質(zhì)蛋白 HP1 的招募，從而實(shí)現(xiàn)近著絲粒異染色質(zhì)結(jié)構(gòu)在細(xì)胞有絲分裂過程中的正確形成和穩(wěn)態(tài)遺傳。研究還發(fā)現(xiàn) G2E3 及其介導(dǎo)的 H3K14ub 不僅為近著絲粒異染色質(zhì)穩(wěn)態(tài)傳承所必需，并且對常染色質(zhì)區(qū)域的正常結(jié)構(gòu)與功能來說也至關(guān)重要。G2E3 的缺失不僅嚴(yán)重?fù)p害了近著絲粒異染色質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能，還導(dǎo)致 SUV39H1/2 和 H3K9me3 在常染色質(zhì)區(qū)域廣泛的異常積累，并引發(fā)廣譜的轉(zhuǎn)錄抑制。
綜上所述，該研究不僅揭示了 G2E3 及其催化的 H3K14ub 在哺乳動(dòng)物近著絲粒異染色質(zhì)形成、維持與遺傳中的重要作用與分子機(jī)制，還首次揭示該調(diào)控機(jī)制對于異染色質(zhì)和常染色質(zhì)正確分區(qū)及常染色質(zhì)的轉(zhuǎn)錄調(diào)控至關(guān)重要。此外，該研究還揭示了裂殖酵母和哺乳動(dòng)物雖然使用了完全不同的泛素 E3 連接酶，但共同使用了 H3K14ub 依賴的 H3K9 甲基化酶的招募與激活來實(shí)現(xiàn)異染色質(zhì)的區(qū)室化及在有絲分裂過程中的穩(wěn)態(tài)傳遞。
關(guān)于著絲粒周圍異染色質(zhì)和常染色質(zhì)區(qū)室化及形成的工作模型
全式金生物產(chǎn)品支撐
優(yōu)質(zhì)的試劑是科學(xué)研究的利器。全式金生物的反轉(zhuǎn)錄試劑（AT311）、qPCR 試劑（AQ141）助力本研究。產(chǎn)品自上市以來，憑借優(yōu)異的性能，深受客戶青睞，多次榮登知名期刊，助力科學(xué)研究。
TransScript? One-Step gDNA Removal and cDNA Synthesis SuperMix (AT311)
本產(chǎn)品以 RNA 為模板，在同一反應(yīng)體系中，合成第一鏈 cDNA 的同時(shí)去除 RNA 模板中殘留的基因組 DNA。
產(chǎn)品特點(diǎn)
? 在同一反應(yīng)體系中，同時(shí)完成反轉(zhuǎn)錄與基因組 DNA 的去除，操作簡便，降低污染機(jī)率。
? 產(chǎn)物用于 qPCR：反轉(zhuǎn)錄 15 分鐘；產(chǎn)物用于 PCR：反轉(zhuǎn)錄 30 分鐘。
? 反應(yīng)結(jié)束后，同時(shí)熱失活 RT/RI 與 gDNA Remover。
? 合成片段 ≤12 kb。
TransStart? Tip Green qPCR SuperMix (AQ141)
本產(chǎn)品包含全封閉法 TransStart? TipTaq 新型熱啟動(dòng)酶，利用三種蛋白封閉模板和引物，并利用特殊的化學(xué)物質(zhì)和 DNA 聚合酶結(jié)合封閉 DNA 聚合酶活性，封閉效率高，特異性強(qiáng)。
產(chǎn)品特點(diǎn)
? 靈敏度高，特異性強(qiáng)，擴(kuò)增效率高，適用物種范圍廣。
? 雙陽離子緩沖液，增強(qiáng)特異性，減少引物二聚體形成，數(shù)據(jù)準(zhǔn)確。
? 配有適用于不同機(jī)型的 Passive Reference Dye，調(diào)整 PCR 加樣引起的管間差異，數(shù)據(jù)準(zhǔn)確。
使用 TransScript? One-Step gDNA Removal and cDNA Synthesis SuperMix (AT311) 產(chǎn)品發(fā)表的部分文章：
? Gong Q, Wang Y, He L, et al. Molecular basis of methyl-salicylate-mediated plant airborne defence[J]. Nature, 2023.(IF 64.80)
? Guan J, Wang G, Wang J, et al. Chemical reprogramming of human somatic cells to pluripotent stem cells[J]. Nature, 2022.(IF 49.00)
? Huang Y Y, Sun Y M, Qi H Y, et al. A conserved H3K14ub-driven H3K9me3 for chromatin compartmentalization [J]. Nature, 2025.(IF 48.50)
? Wang J Z, Chen T Y, Zhang Z D, et al. Remodelling autoactive NLRs for broad-spectrum immunity in plants [J]. Nature, 2025.(IF 48.50)
? Wang S, Du Y, Zhang B, et al. Transplantation of chemically induced pluripotent stem-cell-derived islets under abdominal anterior rectus sheath in a type 1 diabetes patient[J]. Cell, 2024.(IF 45.50)
? Zhao P Z, Yang H, Sun J Y, et al. Targeted MYC2 stabilization confers citrus Huanglongbing resistance [J]. Science, 2025.(IF 44.70)
? Chen J, Ou Y, Luo R, et al. SAR1B senses leucine levels to regulate mTORC1 signalling[J]. Nature, 2021.(IF 42.77)
? Ma X J, Wang W, Zhang J Y, et al. NRT1.1B acts as an abscisic acid receptor in integrating compound environmental cues for plants[J]. Cell, 2025.(IF 42.50)
? Chen J, Ou Y, Yang Y, et al. KLHL22 activates amino-acid-dependent mTORC1 signalling to promote tumorigenesis and ageing[J]. Nature, 2018.(IF 40.13)
? Zhao K, Xue H, Li G, et al. Pangenome analysis reveals structural variation associated with seed size and weight traits in peanut[J]. Nature genetics, 2025.(IF 31.80)
? Liu S, Liu C, Lv X, et al. The chemokine CCL1 triggers an AMFR-SPRY1 pathway that promotes differentiation of lung fibroblasts into myofibroblasts and drives pulmonary fibrosis[J]. Immunity, 2021.(IF 31.74)
? Huang L, Wei M, Li H, et al. GP73-dependent regulation of exosome biogenesis promotes colorectal cancer liver metastasis[J]. Molecular Cancer, 2025.(IF 27.70)
? Fan H, Quan S, Ye Q, et al. A molecular framework underlying low-nitrogen-induced early leaf senescence in Arabidopsis thaliana[J]. Molecular Plant, 2023.(IF 27.50)
使用TransStart? Tip Green qPCR SuperMix (AQ141) 產(chǎn)品發(fā)表的部分文章：
? Huang Y Y, Sun Y M, Qi H Y, et al. A conserved H3K14ub-driven H3K9me3 for chromatin compartmentalization [J]. Nature, 2025.(IF 48.50)
? Wang B, Zhao M, Su Z, et al. RIIβ‐PKA in GABAergic Neurons of Dorsal Median Hypothalamus Governs White Adipose Browning[J]. Advanced Science, 2022.(IF 17.52)
? Hu C Q, Hou T, Xiang R, et al. PANX1-mediated ATP release confers FAM3A’s suppression effects on hepatic gluconeogenesis and lipogenesis[J]. Military Medical Research, 2024.(IF 16.70)
? Liu X, Hou S, Xiang R, et al. Imipramine activates FAM3A-FOXA2-CPT2 pathway to ameliorate hepatic steatosis[J]. Metabolism, 2022.(IF 13.93)
? Lin D, Zhu X, Qi B, et al. SlMIR164A regulates fruit ripening and quality by controlling SlNAM2 and SlNAM3 in tomato[J]. Plant Biotechnology Journal, 2022.(IF 13.26)
? He L, Liu Y, He H, et al. A molecular framework underlying the compound leaf pattern of Medicago truncatula[J]. Nature Plants, 2020.(IF 13.25)
? Han L, Huang Y, Li B, et al. The metallic compound promotes primordial follicle activation and ameliorates fertility deficits in aged mice[J]. Theranostics, 2023.(IF 12.40)
? Tang T, Lang X, Xu C, et al. CLICs-dependent chloride efflux is an essential and proximal upstream event for NLRP3 inflammasome activation[J]. Nature communications, 2017.(IF 12.35)
? Sun X, Peng X, Cao Y, et al. ADNP promotes neural differentiation by modulating Wnt/β-catenin signaling[J]. Nature communications, 2020.(IF 12.12)
? Sun Q, Wang S, Xu G, et al. SHB1 and CCA1 interaction desensitizes light responses and enhances thermomorphogenesis[J]. Nature communications, 2019.(IF 11.88)
? Zhu X, Yang M, Zhao P, et al. Catenin α 1 mutations cause familial exudative vitreoretinopathy by overactivating Norrin/β-catenin signaling[J]. The Journal of clinical investigation, 2021.(IF 11.86)
? Lai Y, Weng J, Wei X, et al. Toll-like receptor 2 costimulation potentiates the antitumor efficacy of CAR T Cells[J]. Leukemia, 2018.(IF 11.70)
? Cong J, Wu D, Dai H, et al. Interleukin-37 exacerbates experimental colitis in an intestinal microbiome-dependent fashion[J]. Theranostics, 2022.(IF 11.60)
? Wang B, Yang X, Zhao M, et al. Celastrol prevents high‐fat diet‐induced obesity by promoting white adipose tissue browning[J]. Clinical and Translational Medicine, 2021.(IF 11.49)
? Zhao Z, Li F, Ning J, et al. Novel compound FLZ alleviates rotenone-induced PD mouse model by suppressing TLR4/MyD88/NF-κB pathway through microbiota–gut–brain axis[J]. Acta Pharmaceutica Sinica B, 2021.(IF 11.41)
