文章信息

文章题目：A conserved H3K14ub-driven H3K9me3 for chromatin compartmentalization

期刊：Nature

发表时间：2025 年 10 月 15 日

主要内容：华东师范大学翁杰敏教授团队和中科院生物化学与细胞生物学研究所陈德桂研究员团队合作在 Nature 上发表了“A conserved H3K14ub-driven H3K9me3 for chromatin compartmentalization”的研究论文。该研究报道了哺乳动物细胞近着丝粒异染色质形成、维持和稳定遗传的新机制。

原文链接：

https://www.nature.com/articles/s41586-025-09624-5

使用TransGen产品：

TransScript^® One-Step gDNA Removal and cDNA Synthesis SuperMix (AT311)

TransStart^® Tip Green qPCR SuperMix (AQ141)

研究背景

真核生物基因组由高度浓缩的异染色质和结构松散的常染色质组成，其中，组成型异染色质主要存在于基因稀少且含有大量重复序列的近着丝粒区域、反转录转座子元件及端粒中，对着丝粒形成、姐妹染色体联会与分离、基因组完整性及基因转录调控至关重要。异染色质形成、维持和遗传的调控机制在裂殖酵母至哺乳动物中都高度保守，且在裂殖酵母中研究最为深入，涉及到组蛋白修饰调控与 RNA 调控。然而在哺乳动物中围绕异染色质形成与维持的分子机理并不十分清楚。

文章概述

异染色质的形成与稳态遗传依赖于组蛋白 H3 第 9 位赖氨酸的三甲基化（H3K9me3），在裂殖酵母和哺乳动物中的 H3K9 的三甲基化修饰，分别由甲基转移酶 Clr4 和 SUV39H1/2 催化。H3K9me3 可招募 Swi6/HP1 等异染色质结合蛋白，并通过蛋白-蛋白相互作用招募 Clr4 和 SUV39H1/2，促进异染色质 H3K9 甲基化。同时，Clr4/SUV39H1/2 本身也能直接识别并结合 H3K9me，并催化生成新的 H3K9 甲基化修饰。然而，裂殖酵母中 Clr4 与 Cul4 组成的 CLRC 复合体能催化 H3K14 单泛素化（H3K14ub），促进 H3K9 甲基化和异染色质形成，具体机制尚不明确；而在哺乳动物中，SUV39H1/2 并不与 Cul4 形成复合体，也没有研究报道哺乳动物的异染色质形成与遗传的机制是否与 H3K14ub 相关。

研究团队通过高通量筛选发现在细胞周期的间期 G2 和有丝分裂期 M 高表达的泛素 E3 连接酶 G2E3 能特异催化着丝粒异染色质 H3K14ub 修饰。进一步的研究发现 G2E3 催化的 H3K14ub 可增强 SUV39H1/2 介导的 H3K9me3 修饰，其机制是 SUV39H1/2 的 Chromo 结构域不仅能结合 H3K9me3，还能特异识别和结合 H3K14ub, 并且主要是通过结合 H3K14ub 定位于近着丝粒异染色质。重要的是，G2E3 在有丝分裂早期就高表达，以 RNA 依赖的方式结合到有丝分裂早期的染色体近着丝粒异染色质区域，进而通过其催化的 H3K14ub 招募 SUV39H1/2 并促进其 H3K9 甲基化酶活性，以及后续的异染色质蛋白 HP1 的招募，从而实现近着丝粒异染色质结构在细胞有丝分裂过程中的正确形成和稳态遗传。研究还发现 G2E3 及其介导的 H3K14ub 不仅为近着丝粒异染色质稳态传承所必需，并且对常染色质区域的正常结构与功能来说也至关重要。G2E3 的缺失不仅严重损害了近着丝粒异染色质的结构与功能，还导致 SUV39H1/2 和 H3K9me3 在常染色质区域广泛的异常积累，并引发广谱的转录抑制。

综上所述，该研究不仅揭示了 G2E3 及其催化的 H3K14ub 在哺乳动物近着丝粒异染色质形成、维持与遗传中的重要作用与分子机制，还首次揭示该调控机制对于异染色质和常染色质正确分区及常染色质的转录调控至关重要。此外，该研究还揭示了裂殖酵母和哺乳动物虽然使用了完全不同的泛素 E3 连接酶，但共同使用了 H3K14ub 依赖的 H3K9 甲基化酶的招募与激活来实现异染色质的区室化及在有丝分裂过程中的稳态传递。

关于着丝粒周围异染色质和常染色质区室化及形成的工作模型

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• 产物用于 qPCR：反转录 15 分钟；产物用于 PCR：反转录 30 分钟。

• 反应结束后，同时热失活 RT/RI 与 gDNA Remover。

• 合成片段 ≤12 kb。

TransStart^® Tip Green qPCR SuperMix (AQ141)

本产品包含全封闭法 TransStart^® TipTaq 新型热启动酶，利用三种蛋白封闭模板和引物，并利用特殊的化学物质和 DNA 聚合酶结合封闭 DNA 聚合酶活性，封闭效率高，特异性强。

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• 配有适用于不同机型的 Passive Reference Dye，调整 PCR 加样引起的管间差异，数据准确。

使用 TransScript^® One-Step gDNA Removal and cDNA Synthesis SuperMix (AT311) 产品发表的部分文章：

• Gong Q, Wang Y, He L, et al. Molecular basis of methyl-salicylate-mediated plant airborne defence[J]. Nature, 2023.(IF 64.80)

• Guan J, Wang G, Wang J, et al. Chemical reprogramming of human somatic cells to pluripotent stem cells[J]. Nature, 2022.(IF 49.00)

• Huang Y Y, Sun Y M, Qi H Y, et al. A conserved H3K14ub-driven H3K9me3 for chromatin compartmentalization [J]. Nature, 2025.(IF 48.50)

• Wang J Z, Chen T Y, Zhang Z D, et al. Remodelling autoactive NLRs for broad-spectrum immunity in plants [J]. Nature, 2025.(IF 48.50)

• Wang S, Du Y, Zhang B, et al. Transplantation of chemically induced pluripotent stem-cell-derived islets under abdominal anterior rectus sheath in a type 1 diabetes patient[J]. Cell,  2024.(IF 45.50)

• Zhao P Z, Yang H, Sun J Y, et al. Targeted MYC2 stabilization confers citrus Huanglongbing resistance [J]. Science, 2025.(IF 44.70)

• Chen J, Ou Y, Luo R, et al. SAR1B senses leucine levels to regulate mTORC1 signalling[J]. Nature, 2021.(IF 42.77)

• Ma X J, Wang W, Zhang J Y, et al. NRT1.1B acts as an abscisic acid receptor in integrating compound environmental cues for plants[J]. Cell, 2025.(IF 42.50)

• Chen J, Ou Y, Yang Y, et al. KLHL22 activates amino-acid-dependent mTORC1 signalling to promote tumorigenesis and ageing[J]. Nature, 2018.(IF 40.13)

• Zhao K, Xue H, Li G, et al. Pangenome analysis reveals structural variation associated with seed size and weight traits in peanut[J]. Nature genetics, 2025.(IF 31.80)

• Liu S, Liu C, Lv X, et al. The chemokine CCL1 triggers an AMFR-SPRY1 pathway that promotes differentiation of lung fibroblasts into myofibroblasts and drives pulmonary fibrosis[J]. Immunity, 2021.(IF 31.74)

• Huang L, Wei M, Li H, et al. GP73-dependent regulation of exosome biogenesis promotes colorectal cancer liver metastasis[J]. Molecular Cancer, 2025.(IF 27.70)

• Fan H, Quan S, Ye Q, et al. A molecular framework underlying low-nitrogen-induced early leaf senescence in Arabidopsis thaliana[J]. Molecular Plant, 2023.(IF 27.50)

使用TransStart^® Tip Green qPCR SuperMix (AQ141) 产品发表的部分文章：

• Huang Y Y, Sun Y M, Qi H Y, et al. A conserved H3K14ub-driven H3K9me3 for chromatin compartmentalization [J]. Nature, 2025.(IF 48.50)

• Wang B, Zhao M, Su Z, et al. RIIβ‐PKA in GABAergic Neurons of Dorsal Median Hypothalamus Governs White Adipose Browning[J]. Advanced Science, 2022.(IF 17.52)

• Hu C Q, Hou T, Xiang R, et al. PANX1-mediated ATP release confers FAM3A’s suppression effects on hepatic gluconeogenesis and lipogenesis[J]. Military Medical Research, 2024.(IF 16.70)

• Liu X, Hou S, Xiang R, et al. Imipramine activates FAM3A-FOXA2-CPT2 pathway to ameliorate hepatic steatosis[J]. Metabolism, 2022.(IF 13.93)

• Lin D, Zhu X, Qi B, et al. SlMIR164A regulates fruit ripening and quality by controlling SlNAM2 and SlNAM3 in tomato[J]. Plant Biotechnology Journal, 2022.(IF 13.26)

• He L, Liu Y, He H, et al. A molecular framework underlying the compound leaf pattern of Medicago truncatula[J]. Nature Plants, 2020.(IF 13.25)

• Han L, Huang Y, Li B, et al. The metallic compound promotes primordial follicle activation and ameliorates fertility deficits in aged mice[J]. Theranostics, 2023.(IF 12.40)

• Tang T, Lang X, Xu C, et al. CLICs-dependent chloride efflux is an essential and proximal upstream event for NLRP3 inflammasome activation[J]. Nature communications, 2017.(IF 12.35)

• Sun X, Peng X, Cao Y, et al. ADNP promotes neural differentiation by modulating Wnt/β-catenin signaling[J]. Nature communications, 2020.(IF 12.12)

• Sun Q, Wang S, Xu G, et al. SHB1 and CCA1 interaction desensitizes light responses and enhances thermomorphogenesis[J]. Nature communications, 2019.(IF 11.88)

• Zhu X, Yang M, Zhao P, et al. Catenin α 1 mutations cause familial exudative vitreoretinopathy by overactivating Norrin/β-catenin signaling[J]. The Journal of clinical investigation, 2021.(IF 11.86)

• Lai Y, Weng J, Wei X, et al. Toll-like receptor 2 costimulation potentiates the antitumor efficacy of CAR T Cells[J]. Leukemia, 2018.(IF 11.70)

• Cong J, Wu D, Dai H, et al. Interleukin-37 exacerbates experimental colitis in an intestinal microbiome-dependent fashion[J]. Theranostics, 2022.(IF 11.60)

• Wang B, Yang X, Zhao M, et al. Celastrol prevents high‐fat diet‐induced obesity by promoting white adipose tissue browning[J]. Clinical and Translational Medicine, 2021.(IF 11.49)

• Zhao Z, Li F, Ning J, et al. Novel compound FLZ alleviates rotenone-induced PD mouse model by suppressing TLR4/MyD88/NF-κB pathway through microbiota–gut–brain axis[J]. Acta Pharmaceutica Sinica B, 2021.(IF 11.41)