丽江乐投letou生物报路：2018年11月13日，，，，，，，，清华-北大性命结合中心成员李海涛课题组携手孙前文课题组、李丕龙课题组在Cell Research杂志在线颁发题为“Plant HP1 protein ADCP1 links multivalent H3K9 methylation readout to heterochromatin formation”（植物HP1蛋白ADCP1关联多价态组蛋白H3K9甲基化鉴别并介导异染色质形成）的合作钻研成就，，，，，，，，发现一类植物特有的新型组蛋白甲基化阅读器ADCP1，，，，，，，，并确定其为动物HP1（Heterochromatin Protein 1，，，，，，，，异染色质蛋白1）职能同源蛋白，，，，，，，，揭示出其在植物异染色质维持和转座子元件寡言中的作用，，，，，，，，彰显了分歧性命界中表观机造的复杂性和守旧性。。。。。。。  

图1、ADCP1鉴别组蛋白H3K9me2建饰介导异染色质形成

HP1是一类从裂殖酵母到人都守旧存在的异染色质蛋白，，，，，，，，它含有一个鉴别组蛋白H3K9甲基化建饰的chromo结构域和一个能自身二聚并介导与其他蛋白互作的chromoshadow结构域，，，，，，，，在组成型异染色质形成和维持过程中阐扬着沉要作用。。。。。。。令人吃惊的是，，，，，，，，如此沉要的表观因子在植物中却未见报导。。。。。。。拟南芥中，，，，，，，，HP1序列同源蛋白LHP1重要鉴别组蛋白H3K27甲基化建饰，，，，，，，，从职能上阐扬了类似于动物中多聚梳（Pc）家族成员（重要调控兼性异染色质形成）的作用。。。。。。。那么植物中是否真正存在与动物HP1职能类似，，，，，，，，通过鉴别组蛋白H3K9甲基化来调控异染色质职能的蛋白呢？？？？？萦绕这一科学问题，，，，，，，，李海涛课题组及合作者曾相继开发了基于表表等离子体激元共振成像（SPRi）的微阵列筛选平台(Zhao et al., PNAS 2017) ，，，，，，，，并对拟南芥中潜在的阅读器结构域进行了系统表征 (Zhao et al., Cell Rep 2018) 。。。。。。。在最新的工作中，，，，，，，，钻研人员基于SPRi平台筛选出一类鉴别H3K9甲基化并且为植物所特有的串联Agenet结构域蛋白：ADCP1 (Agenet Domain-Containing Protein 1)，，，，，，，，发现ADCP1固然与动物HP1不存在序列同源性，，，，，，，，但其对于组蛋白的鉴别性质、结构基础、异染色质职能调控和相分离行为等都与动物HP1有着高度类似性，，，，，，，，出现出一种职能同源的趋同进化分子设计。。。。。。。

ADCP1自身是一个三沉串联Agenet结构域蛋白，，，，，，，，在植物中高度守旧并且广谱表白。。。。。。；；；；；；；赟PRi筛选并结合等温量热滴定（ITC）尝试，，，，，，，，钻研人员确定了ADCP1的三个串联Agenet结构域都是位点特异性的H3K9me2（组蛋白H3赖氨酸9二甲基化）建饰阅读器并且能够被邻近的H3S10ph（组蛋白H3丝氨酸10磷酸化）建饰粉碎结合。。。。。。。通过建饰多肽复合物晶体结构解析，，，，，，，，钻研人员阐了然ADCP1鉴别组蛋白H3K9me2的分子基础，，，，，，，，并发展了突变体尝试实现了验证。。。。。。。在解析的复合物晶体结构中，，，，，，，，ADCP1串联Agenet结构域出现出一种怪异的整体折叠和多肽鉴别模式（图1）。。。。。。。其中每个串联Agenet结构域中的两个Agenet单体以“头碰头”方式拥簇堆积，，，，，，，，并借由一段氨基端α螺旋、一对羧基端β折叠片和一段链接两个Agenet单体的脯氨酸loop所组成的疏水簇底座而不变。。。。。。。组蛋白H3（1-10）多肽结合在远离疏水簇底座的酸性表表，，，，，，，，其中H3K9me2插入到第二个Agenet结构域的“芳香笼”（aromatic cage）被鉴别，，，，，，，，而非建饰的H3K4插入到第一个Agenet结构域的酸性口袋被鉴别，，，，，，，，同时H3多肽的4-7区段被诱导形成一幼段α螺旋在两个Agenet结构域接触面处参加鉴别。。。。。。。ADCP1对H3K9me2的鉴别依赖于组蛋白H3K4及更近氨基结尾的序列，，，，，，，，而H3K9和H3K27邻近且守旧的“ARKS”基序未参加关键鉴别，，，，，，，，因而ADCP1对于H3K27位点齐全没有结合力，，，，，，，，进而诠氏缢ADCP1对H3K9me位点识此外特异性。。。。。。。

在接下来的工作中，，，，，，，，钻研人员用免疫荧光染色和ChIP-seq尝试在植物体内证实了ADCP1与异染色质H3K9me2共定位（图1）。。。。。。。ADCP1富集在着丝粒旁区异染色质及常染色体臂的异染色质补丁区等，，，，，，，，偏好富集于较长的转座子（>4kb），，，，，，，，尤其是Gypsy LTR逆转座子等。。。。。。。随后，，，，，，，，通过观察adcp1突变体以及瞬时超表白ADCP1到原生质体的细胞核染色中心（chromocenter）凝聚状态，，，，，，，，钻研人员发现ADCP1对异染色质染色中心的形成至关沉要，，，，，，，，它的缺失或者过量表白城市造成染色中心的解聚或弥散，，，，，，，，且该过程依赖于对H3K9me2的鉴别。。。。。。。进一步的钻研发现adcp1突变体中H3K9me2以及CHG/CHH甲基化水平显著降落，，，，，，，，并且激活了一些转座子的表白。。。。。。。综上所述，，，，，，，，钻研人员在拟南芥中的职能钻研批注ADCP1是一类沉要的植物HP1家族成员，，，，，，，，对于异染色质形成、H3K9me2和CHG/CHH甲基化维持，，，，，，，，以及转座子寡言是必不成少的。。。。。。。

ADCP1内涵的多价态H3K9甲基化鉴别能力及其在异染色质调控职能方面与动物HP1的类似性暗示其可能同样具备介导异染色质相分离能力。。。。。。。相分离景象是生物体内观察到的一类沉要的生物物理景象，，，，，，，，在诸多沉要的生物学事务中阐扬着沉要调控职能，，，，，，，，是当前性命科学领域的一个沉要理论突破。。。。。。。多价态鉴别是相分离产生的沉要物理化学基础，，，，，，，，由于带有建饰的核幼体想珠串是天然的多价态分子，，，，，，，，而组蛋白建饰阅读器也能够以高价态的状态存在，，，，，，，，因而染色质很可能在体内产生相分离的景象。。。。。。。近期在果蝇细胞和哺乳细胞中都有观测到异染色质产生相分离的景象，，，，，，，，而HP1这一蛋白在该过程中阐扬了沉要的支架成核作用 (Larson et al., Nature, 2017; Strom et al., Nature, 2017)。。。。。。。在本工作中，，，，，，，，钻研人员发现ADCP1拥有内涵自分相能力，，，，，，，，并且通过构建拥有H3K9甲基化建饰的多聚核幼体串，，，，，，，，证实了ADCP1以H3K9甲基化依赖的方式介导多聚核幼体串相分离的能力（图2）。。。。。。。进一步，，，，，，，，钻研人员还证明这种H3K9甲基化依赖的相分离产生能够被H3S10ph建饰粉碎，，，，，，，，提醒了一种异染色质分相的“二元开关”负调控机造。。。。。。。

图2、ADCP1介导H3K9甲基化多聚核幼体串相分离

总体而言，，，，，，，，固然序列分歧源，，，，，，，，植物ADCP1阐发出诸多与动物HP1的职能同源之处：1）同属于“皇室家族”结构域成员；；；；；；；2）特异鉴别H3K9me建饰而不鉴别H3K27me3建饰；；；；；；；3）H3S10ph城市粉碎与H3K9me的结合；；；；；；；4）都通过“芳香笼”实现对赖氨酸甲基化的鉴别；；；；；；；5）均具备多价态鉴别依赖的异染色质分相能力；；；；；；；6）均可靶向组成型异染色质并介导转座子寡言。。。。。。。因而，，，，，，，，本钻研以为ADCP1阐扬了多年来一向未被发现的植物HP1的职能，，，，，，，，对植物异染色质形成和维持阐扬着沉要调控作用。。。。。。。？？？Ｋ伎嫉紸DCP1及其同源蛋白在植物中的高度守旧性，，，，，，，，本工作为ADCP1及其同源蛋白在其他植物，，，，，，，，尤其是转座子元件比例更高的水稻、玉米等战术经济作物的基础与利用钻研提供新的切入点和方向。。。。。。。

清华大学医学院李海涛教授与生科院孙前文钻研员、李丕龙钻研员为本文的共同通讯作者。。。。。。。清华大学赵帅博士及博士生程玲玲、郜一飞、张柏超为本文共同第一作者。。。。。。。李海涛钻研组掌管实现了ADCP1的鉴定与分子机造解析工作，，，，，，，，孙前文钻研组掌管实现了植物职能尝试，，，，，，，，李丕龙钻研组主导实现了相分离尝试。。。。。。。清华大学医学院博士后郑向东及博士生王亮在相分离尝试部门做出沉要贡献。。。。。。。本课题得到科技部国度沉点研发打算、国度天然科学基金委、青年千人打算、清华-北京性命结合中心、北京市结构生物学高精尖创新中心和清华大学自主科研基金的经费支持。。。。。。。数据网络与仪器设备得到上海同步辐射光源与“凤凰工程”北京蛋白质基础设施的大力支持与协助。。。。。。。

原文标题：

Plant HP1 protein ADCP1 links multivalent H3K9 methylation readout to heterochromatin formation

https://www.nature.com/articles/s41422-018-0104-9