综述:忠实遗传:裂殖酵母中亲本组蛋白回收与表观遗传记忆

【字体: 时间:2025年08月09日 来源:Cell Insight CS2.7

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  这篇综述系统阐述了DNA复制过程中亲本组蛋白(携带关键翻译后修饰PTMs)的回收与再分配机制,聚焦裂殖酵母模型中组蛋白伴侣(如FACT复合体)、复制因子(如Mcm2、Dpb3/4)与表观遗传记忆的分子互作,揭示了染色质状态跨代传递的保守原理及其在异染色质(H3K9me)继承中的阈值调控。

  

染色质表观遗传继承的分子机制

DNA复制过程中染色质状态的准确传递是表观遗传的核心。亲本组蛋白携带的翻译后修饰(PTMs)通过"读写"循环实现自我传播——修饰的组蛋白招募具有识别和催化双功能域的酶(如H3K9甲基转移酶Clr4),将相同标记复制到新合成的组蛋白上。

复制叉前的亲本组蛋白解组装

复制叉前进时,组蛋白伴侣FACT(由Spt16和Pob3组成)与解旋酶组分Mcm2协同捕获H3-H4四聚体和H2A-H2B二聚体形成的六聚体中间体。冷冻电镜研究显示,该复合体直接结合复制机器,但六聚体在重新沉积时是否保持完整仍待解析。

新生DNA上的亲本组蛋白沉积

复制机器本身参与组蛋白回收:Mcm2、DNA聚合酶α/δ通过滞后链沉积亲本H3-H4,而Dpb3/Dpb4负责前导链沉积。eSPAN技术揭示这些因子缺陷会导致链特异性组蛋白分布偏差——例如mcm2-2A突变使亲本组蛋白偏向前导链,而dpb4Δ则偏向滞后链。

裂殖酵母中的保守通路验证

在裂殖酵母中,异染色质继承需要两个步骤:由RNA干扰(RNAi)启动的H3K9me3初始标记,以及复制后依赖亲本组蛋白的自我传播。实验表明,当亲本组蛋白密度低于30%时,H3K9me3继承失败。有趣的是,mcm2-2A与dpb4Δ双突变反而比单突变更能恢复遗传稳定性,暗示Mcm2和Dpb4存在功能拮抗。

新型调控因子Mrc1的发现

遗传筛选鉴定出复制检查点蛋白Mrc1的双重功能:其N端结构域结合H3/H4,C端与Mcm2互作。AlphaFold预测显示,破坏组蛋白结合会降低沉积密度,而破坏Mcm2互作则导致分布偏斜,说明Mrc1是组蛋白穿越复制体的"分子桥梁"。

未解之谜与未来方向

尽管机制逐渐清晰,关键问题仍待探索:复制应激如何影响组蛋白继承?组蛋白沉积偏差是否驱动细胞命运不对称分配?这些发现将为癌症表观遗传治疗提供新靶点,例如通过调控Mcm2-Mrc1界面重塑染色质记忆。

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