《Current Opinion in Plant Biology》：Monoubiquitination of histone H2A and H2B: News and views
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植物中H2A/H2B单泛素化调控机制及功能研究，重点分析其与染色质动态、转录调控及发育环境的关联，对比酵母和动物模型，提出多组学整合研究方向的必要性。
Sara Farrona|Fredy Barneche
爱尔兰戈尔韦大学科学与工程学院生物与化学科学学院，戈尔韦，戈尔韦H91 TK33
真核生物基因表达的精细调控在很大程度上依赖于染色质调控机制，这些机制涉及组蛋白的动态交换和修饰。在这里，我们回顾了在拟南芥（Arabidopsis thaliana）中介导组蛋白H2A和H2B单泛素化及去泛素化的主要途径。这些组蛋白的翻译后修饰与多个染色质调控层相关联，从而在基因组范围内以及对发育和环境信号的响应中产生不同的功能结果。实际上，虽然H2A的去泛素化主要通过独立方式或与PRC2介导的H3K27三甲基化共同作用来抑制转录，但H2B的单泛素化有助于核小体的动态变化以及RNA聚合酶II在基因激活过程中的移动。鉴于组蛋白去泛素化机制在植物发育中的广泛作用，我们还讨论了H2Aub和H2Bub的稳态如何影响基因组调控。最后，通过参考酵母和后生动物，我们展示了涉及组蛋白泛素化的独特植物分子机制和表观遗传相互作用。
引言
植物生命周期中的基因表达精细调控主要依赖于多个调控层对染色质的共同作用。染色质的基本单位是核小体，它将DNA组织在一个由两个H2A、H2B、H3和H4组蛋白组成的核心颗粒周围，而连接组蛋白H1则结合核小体间的DNA，帮助形成更高层次的结构[1]。动态的染色质变化涉及各种组蛋白变体，例如着丝粒处的组蛋白H3类似物（CENH3）、基因处的H2A.Z、受损DNA处的H2A.X以及异染色质处的H2A.W变体，每种变体都具有特定的功能[2]。染色质状态还受到组蛋白翻译后修饰（PTMs）的进一步调控，这些修饰影响DNA的可访问性，并招募组蛋白读取因子、转录因子（RNPs）和修复机制。大多数PTMs集中在从核小体结构突出的组蛋白氨基末端尾部，而H2A（H2Aub）和H2B（H2Bub）的单泛素化则发生在它们的羧基末端尾部[3]。虽然组蛋白的多泛素化通常会导致蛋白质降解（本综述未详细讨论），但单泛素化能够维持蛋白质的稳定性。无论是单细胞还是多细胞生物，组蛋白单泛素化都涉及E1酶依赖的泛素基团的激活，该基团通过硫酯键（E2）连接到泛素结合酶的活性半胱氨酸残基上，然后通过E3连接酶转移到底物上，E3连接酶通常具有所谓的“非常有趣的新基因”（RING）C3HC4指结构域[4]。大多数植物只有一个E1酶，几个E2酶，以及数百到数千个E3酶和RING蛋白，这些蛋白质提供了底物特异性[5]。例如，组蛋白乙酰化有利于染色质的可访问性和转录，而组蛋白单泛素化则可能对基因表达产生负面或正面影响[6]。在这里，我们重点关注在拟南芥中调控组蛋白H2A和H2B单泛素化的主要途径，它们对染色质状态和基因调控的功能影响，并提出未来研究的潜在方向。
节选内容
后生动物中的H2Aub动态
在果蝇（Drosophila）中，H2A在赖氨酸K118处的单泛素化依赖于Polycomb抑制复合体1（PRC1）中的E3泛素连接酶亚基Sex comb extra（Sce或dRing1）和Posterior sex comb（Psc）。PRC1的活性在哺乳动物中也是保守的，H2AK119由dRing和Psc的同源物RING1A/B以及PCGF RING fingers 2和4（分别称为MEL18或RNF110，以及B细胞特异性Moloney鼠白血病病毒整合位点1）进行单泛素化
酵母和后生动物中的H2B动态
尽管在酵母Saccharomyces cerevisiae中似乎不存在H2A的单泛素化，但该物种长期以来一直被用作解析H2B单泛素化机制及其与其他组蛋白修饰之间联系的模型。在S. cerevisiae中，H2B在K123位点被单泛素化，而在哺乳动物中则在K119位点被单泛素化，这一过程完全依赖于RADiation sensitive 6（Rad6）的E2和E3活性，Rad6也被称为Ubiquitin conjugating 2（Ubc2）和BREfeldin A sensitivity 1（Bre1）展望
尽管在过去二十年里已经确定了主要的植物组蛋白H2A和H2B单泛素化途径，但我们才刚刚开始认识到泛素化/去泛素化动态对表观基因组稳态的重要性。组蛋白单泛素化/去泛素化机制的多样化引发了不同的植物表型结果，这突显了需要在全基因组水平上研究它们之间的功能联系。目前只有少数研究分析了这些机制的影响
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利益冲突声明
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致谢
S.F.和F.B.感谢Clara Bourbousse（法国巴黎CNRS）提供的关键校对，并感谢所有过去和现在的同事对植物组蛋白单泛素化研究的贡献。S.F.得到了Research Ireland（项目编号20/FFP-P/8693）的支持。F.B.得到了法国国家研究署（项目编号ANR-18-CE13-0004-01、ANR-24-CE12-1113-01、ANR-24-CE20-2108）、Velux Stiftung基金会（项目编号1747）以及CNRS EpiPlant网络计划的支持。
