We eliminated introns from replication independent chicken H3.3 histone gene using a H3.3 cDNA clone and a genomic H3.3 clone. After introduction into Rat 3 cells, we observed its pattern of expression by analyzing mRNA from different phases of the cell cycle. Even without introns, the H3.3 gene was expressed constitutively at a low level throughout the cell cycle. This indicates that the introns in the H3.3 gene are not responsible for the cell cycle-independent expression of the gene. This result contradicts previous reports that suggested their importance in cell cycle regulated expression. We believe that other regions of the gene, promoter, coding region, and/or 3'-end of the gene, are involved in its expression pattern.
We subcloned two chicken H3 histone genes and transfected them into Rat 3 cell line. One contains 300 bp 5' to its cap site and the other contains 130 bp 5' to its cap site when cloned into plasm ids. Both of them showed 5' phase specific expression of their mRNA about 8 fold higher (during 5' phase) than during Gl phase. This means that only 130 bp 5' to its cap site was enough to confer cell cycle regulated expression of the latter gene. The DNA sequences of their 5' flanking region did not reveal any particular homologies or subtype-specific sequences. The DNA sequence data also showed that even though the protein coding regions of the histone genes have been conserved exceptionally well throughout evolution, their 5' untranslated regions have not been conserved as well.
BirA ligase is a prokaryotic ortholog of holocarboxylase synthetase (HCS) that can biotinylate proteins. This study tested the hypothesis that BirA ligase catalyzes the biotinylation of eukaryotic histones. If so, this would mean that recombinant BirA ligase is a useful surrogate for HCS in studies of histone biotinylation. The biological activity of recombinant BirA ligase was confirmed by enzymatic biotinylation of p67. In particular, it was found that BirA ligase biotinylated both calf thymus histone H1 and human bulk histone extracts. Incubation of recombinant BirA ligase with H3-based synthetic peptides showed that lysines 4, 9, 18, and 23 in histone H3 are the targets for the biotinylation by BirA ligase. Modification of the peptides (e.g., serine phosphorylation) affected the subsequent biotinylation by BirA ligase, suggesting crosstalk between modifications. In conclusion, this study suggests that prokaryotic BirA ligase is a promiscuous enzyme and biotinylates eukaryotic histones. Moreover the biotinylation of histones by BirA ligase is consistent with the proposed role of human HCS in chromatin.
Background Adipocyte differentiation is completed by changing gene expression. Chromatin is closely related to gene expression. Therefore, its structure might be changed for adipocyte differentiation. Mouse 3T3-L1 preadipocytes have been used as a cell model to study molecular mechanisms of adipogenesis. Objective To examine changes of chromatin modification and expression of histone modifying enzymes during adipocyte differentiation. Methods Microscopic analysis and Oil Red O staining were performed to determine distinct phenotype of adipocyte differentiation. RT-PCR and Western blot analysis were used to examine expression levels of histone modifying enzymes during adipocyte differentiation. Histone modifications were examined by immunostaining analysis. Results Expression levels of P300 and cbp were increased during adipocyte differentiation. However, acetylation of histones was not quantitatively changed postdifferentiation of 3T3-L1 cells compared to that at pre-differentiation. RT-PCR and Western blot analyses showed that expression levels of hdac2 and hdac3 were increased during adipocyte differentiation, suggesting histone acetylation at chromatin level was homeostatically controlled by increased expression of both HATs and HDACs. Tri-methylation level of H3K9 (H3K9me3), but not that of H3K27me3, was significantly decreased during adipocyte differentiation. Decreased expression of setdb1 was consistent with reduced pattern of H3K9me3. Knock-down of setdb1 induced adipocyte differentiation. This suggests that setdb1 is a key chromatin modifier that modulates repressive chromatin. Conclusion These results suggest that there exist extensive mechanisms of chromatin modifications for homeostatic balance of chromatin acetylation and deconstruction of repressive chromatin during adipocyte differentiation.
Transcriptional gene silencing is regulated by the chromatin structure, which is by various factors including histones. Saccharomyces cerevisiae contains transcriptionally silenced regions such as telomeric regions and hidden mating (HM) loci. The positively-charged amino acids on the histone H4 tail were reported to be critical for the telomeric silencing in yeast, by interacting with Dot1, a specific methyltransferase for the $79^{th}$ lysine on histone H3. However, Dot1 did not affect gene silencing within HM loci, but whether the positively-charged amino acids on the H4 tail affect HM silencing has not been defined. To elucidate the function of the H4 tail on HM silencing, we created several MATa-type yeast strains bearing the substitution of arginine with alanine or lysine on the histone H4 tail and checked the sensitivity of MATa-type yeast to alpha pheromone. The arginine point mutants substituted by alanine (R17A, R19A, and R23A) did not show sensitivity to alpha pheromone, but only two arginine mutants substituted by lysine (R17K and R19K) restored the sensitivity to alpha pheromone-like wild type. These data suggested that the basic property of arginine at $17^{th}$ and $19^{th}$ positions in the histone H4 tail is critical for maintaining HM silencing, but that of the $23^{rd}$ arginine is not. Our data implicated that the positive charge of two arginine residues on the histone H4 tail is required for HM silencing in a manner independent of Dot1.
Chromatin remodeling regulates gene expression through epigenetic mechanisms. Aberrations in histone modification have been associated with depression-like behaviors in animal models. Additionally, growing evidence also indicates that epigenetic modification is associated with depression. p11 (S100A10) has been implicated in the pathophysiology of depression both in human and rodent models. In the present study, we investigated alterations in histone acetylation and methylation at the promoter of the p11 gene in the hippocampus of mice subjected to chronic unpredictable stress (CUS). C57BL/6 mice were exposed to CUS daily for 3 weeks. Depression-like behaviors were measured with the forced swimming test (FST). The levels of hippocampal p11 expression were analyzed by quantitative real-time polymerase chain reaction (PCR) and Western blotting. The levels of acetylated and methylated histone H3 at the promoter of p11 were measured by chromatin immunoprecipitation followed by real-time PCR. CUS-exposed mice displayed depression-like behaviors with prolonged immobility in FST. CUS led to significant decreases in the expression of p11 at both protein and mRNA levels. Meanwhile, there was a decrease in histone H3 acetylation (Ac-H3) and H3-K4 trimethylation (H3K4met3) and an increase in H3-K27 trimethylation (H3K27met3) at the p11 promoter. These results indicate that chronic stress causes the epigenetic suppression of p11 expression in the hippocampus.
Granzyme A (GzmA) was first identified as a cytotoxic T lymphocyte protease protein with limited tissue expression. A number of cellular proteins are known to be cleaved by GzmA, and its function is to induce apoptosis. Histones H1, H2B, and H3 were identified as GzmA substrates during apoptotic cell death. Here, we demonstrated that histone H4 was cleaved by GzmA during staurosporine-induced cell death; however, in the presence of caspase inhibitors, staurosporine-treated Raji cells underwent necroptosis instead of apoptosis. Furthermore, histone H4 cleavage was blocked by the GzmA inhibitor nafamostat mesylate and by GzmA knockdown using siRNA. These results suggest that histone H4 is a novel substrate for GzmA in staurosporine-induced cells.
Lim, Sora;Cha, Seho;Jang, Jun Hyeong;Yang, Dahye;Choe, Joonho;Seo, Taegun
Journal of Microbiology and Biotechnology
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v.27
no.1
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pp.189-196
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2017
Kaposi's sarcoma-associated herpesvirus (KSHV) is associated with formation of Kaposi's sarcoma, multicentric Castleman's disease, and primary effusion lymphoma. Replication and transcription activator (RTA) genes are expressed upon reactivation of KSHV, which displays a biphasic life cycle consisting of latent and lytic replication phases. RTA protein expression results in KSHV genome amplification and successive viral lytic gene expression. Transcriptional activity of viral lytic genes is regulated through epigenetic modifications. In Raji cells latently infected with Epstein-Barr virus, various modifications, such as acetylation and methylation, have been identified at specific lysine residues in histone H4 during viral reactivation, supporting the theory that expression of specific lytic genes is controlled by histone modification processes. Data obtained from chromatin immunoprecipitation and quantitative real-time PCR analyses revealed alterations in the H4K8ac and H4K20me3 levels at lytic gene promoters during reactivation. Our results indicate that H4K20me3 is associated with the maintenance of latency, while H4K8ac contributes to KSHV reactivation in infected TREx BCBL-1 RTA cells.
Kim, Taehyun;Lee, Song Hee;Oh, Young Taek;Jeon, Junhyun
The Plant Pathology Journal
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v.36
no.4
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pp.314-322
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2020
Interplay between histone acetylation and deacetylation is one of the key components in epigenetic regulation of transcription. Here we report the requirement of MoHDA1-mediated histone deacetylation during asexual development and pathogenesis for the rice blast fungus, Magnaporthe oryzae. Structural similarity and phylogenetic analysis suggested that MoHDA1 is an ortholog of Saccharomyces cerevisiae Hda1, which is a representative member of class II histone deacetylases. Targeted deletion of MoHDA1 caused a little decrease in radial growth and large reduction in asexual sporulation. Comparison of acetylation levels for H3K9 and H3K14 showed that lack of MoHDA1 gene led to significant increase in H3K9 and H3K14 acetylation level, compared to the wild-type and complementation strain, confirming that it is a bona fide histone deacetylase. Expression analysis on some of the key genes involved in asexual reproduction under sporulation-promoting condition showed almost no differences among strains, except for MoCON6 gene, which was up-regulated more than 6-fold in the mutant than wild-type. Although the deletion mutant displayed little defects in germination and subsequent appressorium formation, the mutant was compromised in its ability to cause disease. Wound-inoculation showed that the mutant is impaired in invasive growth as well. We found that the mutant was defective in appressorium-mediated penetration of host, but did not lose the ability to grow on the media containing H2O2. Taken together, our data suggest that MoHDA1-dependent histone deacetylation is important for efficient asexual development and infection of host plants in M. oryzae.
We visualized the distribution of heterochromatin in a single nucleus using plasmonic nanoparticle-conjugated H3K9me3 and H3K27me3 antibodies. Due to distance-dependent plasmonic coupling effects between nanoprobes, their scattering spectra shift to longer wavelengths as the distance between heterochromatin histone markers reduced during oncogene-induced senescence (OIS). These observations were supported by simulating scattering profiles based on considerations of particle numbers, interparticle distances, and the spatial arrangements of plasmonic nanoprobes. Using this plasmon-based colourimetric imaging, we estimated changes in distances between H3K9me3 and H3K27me3 during the formation of senescence-associated heterochromatin foci in OIS cells. We anticipate that the devised analytical technique combined with high-spatial imaging and spectral simulation will eventually lead to a new means of diagnosing and monitoring disease progression and cellular senescence.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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