Preparation of fully synthetic histone H3 reveals that acetyl-lysine 56 facilitates protein binding within nucleosomes.
Preparation of fully synthetic histone H3 reveals that acetyl-lysine 56 facilitates protein binding within nucleosomes.
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DOI：
10.1016/j.jmb.2011.01.003
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发表时间：
2011-04-29
影响因子：
5.6
通讯作者：
Ottesen JJ
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Shimko JC;North JA;Bruns AN;Poirier MG;Ottesen JJ
组蛋白的翻译后修饰 (PTM) 在基因组调控中发挥着核心作用。在一个或多个残基上设计具有明确 PTM 的组蛋白对于了解其在核小体和染色质中的功能至关重要。我们引入了适合制备完全合成的组蛋白的连续天然化学连接策略，该策略允许在整个序列中对不同的 PTM 进行位点特异性掺入。我们通过生成第 56 位赖氨酸乙酰化的组蛋白 H3 [H3(K56ac)] 来证明该方法。 H3(K56ac) 对于转录、复制和修复至关重要。我们研究了 H3(K56ac) 对模型 DNA 结合因子 (LexA) 靶向核小体内 ∼30 bp 位点的影响。我们发现 H3(K56ac) 在生理离子强度下将 LexA 与其 DNA 靶位点的结合增加了 3 倍。然后我们证明 H3(K56ac) 通过增加 DNA 解包而不是通过核小体重新定位来促进 LexA 结合。此外，我们发现 H3(K56Q) 在数量上模仿了 H3(K56ac) 功能。这些研究共同引入了用于分析组蛋白 PTM 功能的强大工具。
Post-translational modification (PTM) of histones plays a central role in genome regulation. Engineering histones with defined PTMs on one or multiple residues is crucial for understanding their function within nucleosomes and chromatin. We introduce a sequential native chemical ligation strategy suitable for the preparation of fully synthetic histone proteins, which allows for site-specific incorporation of varied PTMs throughout the sequence. We demonstrate this method with the generation of histone H3 acetylated at lysine 56 [H3(K56ac)]. H3(K56ac) is essential for transcription, replication, and repair. We examined the influence of H3(K56ac) on the targeting of a model DNA binding factor (LexA) to a site ∼30 bp within the nucleosome. We find that H3(K56ac) increases LexA binding to its DNA target site by 3-fold at physiological ionic strength. We then demonstrate that H3(K56ac) facilitates LexA binding by increasing DNA unwrapping and not by nucleosome repositioning. Furthermore, we find that H3(K56Q) quantitatively imitates H3(K56ac) function. Together these studies introduce powerful tools for the analysis of histone PTM functions.
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