Tracking the Dynamic Histone Methylation of H3K27 in Live Cancer Cells.
Tracking the Dynamic Histone Methylation of H3K27 in Live Cancer Cells.
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跟踪活癌细胞中H3K27的动态组蛋白甲基化。
DOI：
10.1021/acssensors.1c01670
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发表时间：
2021-12-24
期刊：
影响因子：
8.9
通讯作者：
Wang, Yingxiao
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Gong, Ya;Wei, Chujun;Cheng, Leonardo;Ma, Fengyi;Lu, Shaoying;Peng, Qin;Liu, Longwei;Wang, Yingxiao
组蛋白甲基化在染色质重塑和基因组调控中起着至关重要的作用。然而，在活细胞中缺乏以高时空分辨率可视化这些组蛋白修饰的工具。我们开发了一种基于荧光共振能量转移（FRET）的生物传感器，并将其整合到核小体中，能够监测活细胞中H3K27的三甲基化（H3K27me3）。我们还发现通过调整生物传感器内的连接子可以显著提高FRET生物传感器的性能。一种改进的生物传感器能够对由抑制性的H3.3K27M诱导的或存在于具有不同遗传背景的乳腺癌细胞中的不同组蛋白甲基化状态进行活细胞成像。我们进一步应用该生物传感器，通过在同一活细胞中同时对H3K27me3和半胱天冬酶活性进行成像，揭示了H3K27me3变化与代表癌细胞凋亡起始的半胱天冬酶活性之间的动态耦合。因此，这种新的FRET生物传感器可以提供一种强大的工具，以高时空分辨率可视化活细胞中的表观遗传调控。
Histone methylations play a crucial role in chromatin remodeling and genome regulations. However, there is a lack of tools to visualize these histone modifications with high spatiotemporal resolutions in live cells. We have developed a biosensor based on fluorescence resonance energy transfer (FRET) and incorporated it into nucleosomes, capable of monitoring the trimethylation of H3K27 (H3K27me3) in live cells. We also revealed that the performance of the FRET biosensor can be significantly improved by adjusting the linkers within the biosensor. An improved biosensor enables the live-cell imaging of different histone methylation status, induced by the suppressive H3.3K27M or existing in breast cancer cells with varying genetic backgrounds. We have further applied the biosensor to reveal the dynamic coupling between H3K27me3 changes and caspase activity representing the initiation of apoptosis in cancer cells by imaging both H3K27me3 and caspase activity simultaneously in the same live cells. Thus, this new FRET biosensor can provide a powerful tool to visualize the epigenetic regulation in live cells with high spatial temporal resolutions.
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