CpG islands recruit a histone H3 lysine 36 demethylase.
CpG islands recruit a histone H3 lysine 36 demethylase.
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DOI：
10.1016/j.molcel.2010.04.009
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发表时间：
2010-04-23
期刊：
影响因子：
16
通讯作者：
Klose RJ
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Blackledge NP;Zhou JC;Tolstorukov MY;Farcas AM;Park PJ;Klose RJ
在高等真核生物中，高达 70% 的基因在启动子和基因调控单元周围具有高水平的非甲基化胞嘧啶/鸟嘌呤碱基对 (CpG)。这些被称为 CpG 岛的特征在 20 多年前就被识别出来，但除了它们难以通过 DNA 甲基化导致的表观遗传沉默之外，几乎没有任何机制证据表明这些神秘元素如何促进启动子功能。在这里，我们展示了 CpG 岛直接招募 H3K36 特异性赖氨酸脱甲基酶 KDM2A。 KDM2A 在这些元件上的成核导致 H3K36 甲基化的去除，从而产生独特地耗尽这种修饰的 CpG 岛染色质。 KDM2A 利用优先识别非甲基化 CpG DNA 的锌指 CxxC (ZF-CxxC) 结构域，当 CpG DNA 甲基化时，结合被阻断，从而将 KDM2A 限制于非甲基化 CpG 岛。这些数据揭示了一种简单的机制，KDM2A 通过该机制描绘了一种独特的架构，可将 CpG 岛染色质与大块染色质区分开来。 ► KDM2A 中的 ZF-CxxC 结构域特异性结合非甲基化 CpG 二核苷酸 ► KDM2A 靶向全基因组范围内的非甲基化 CpG 岛 ► KDM2A 主动去除 CpG 岛中的组蛋白 H3 赖氨酸 36 二甲基化 ► 这种独特的染色质结构将 CpG 岛与大量染色质区分开来
In higher eukaryotes, up to 70% of genes have high levels of nonmethylated cytosine/guanine base pairs (CpGs) surrounding promoters and gene regulatory units. These features, called CpG islands, were identified over 20 years ago, but there remains little mechanistic evidence to suggest how these enigmatic elements contribute to promoter function, except that they are refractory to epigenetic silencing by DNA methylation. Here we show that CpG islands directly recruit the H3K36-specific lysine demethylase enzyme KDM2A. Nucleation of KDM2A at these elements results in removal of H3K36 methylation, creating CpG island chromatin that is uniquely depleted of this modification. KDM2A utilizes a zinc finger CxxC (ZF-CxxC) domain that preferentially recognizes nonmethylated CpG DNA, and binding is blocked when the CpG DNA is methylated, thus constraining KDM2A to nonmethylated CpG islands. These data expose a straightforward mechanism through which KDM2A delineates a unique architecture that differentiates CpG island chromatin from bulk chromatin. ► A ZF-CxxC domain in KDM2A specifically binds nonmethylated CpG dinucleotides ► KDM2A is targeted to nonmethylated CpG islands genome-wide ► KDM2A actively removes histone H3 lysine 36 dimethylation from CpG islands ► This unique chromatin architecture distinguishes CpG islands from bulk chromatin
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