Mutations in LIKE HETEROCHROMATIN PROTEIN 1 affect flowering time and plant architecture in Arabidopsis

Development ◽  
2001 ◽  
Vol 128 (23) ◽  
pp. 4847-4858 ◽  
Author(s):  
Valérie Gaudin ◽  
Marc Libault ◽  
Sylvie Pouteau ◽  
Trine Juul ◽  
Gengchun Zhao ◽  
...  
Keyword(s):  
Flowering Time ◽  
Plant Architecture ◽  
Protein Distribution ◽  
In Planta ◽  
Heterochromatin Protein 1 ◽  
Heterochromatin Protein ◽  
Chromatin Dynamics ◽  
Drosophila Heterochromatin ◽  
Main Regulator

In plants, recent studies have demonstrated links between the regulation of developmental processes and chromatin dynamics and organisation. Analysis of new mutations affecting overall plant architecture, leaf development and flowering time in Arabidopsis has allowed us to clone and characterise LHP1, the Drosophila heterochromatin protein 1 (HP1) homologue. LHP1 has the chromo and chromo shadow domains central to the function of animal proteins. Yeast two hybrid studies and in planta deletion experiments suggest similar modes of action in plants and animals via homodimer formation. In vivo localisation experiments revealed a specific subnuclear protein distribution in foci throughout the nucleus. Our data suggest that LHP1 may act as a main regulator of gene expression in plants, through formation of heterochromatin-like repressive complexes, to control developmental pathways involved in organ and cell size, and the vegetative to reproductive phase transition.

Αλληλεπιδράσεις και in situ οργάνωση διαμεμβρανικών πρωτεϊνών του πυρηνικού φακέλου

2006 ◽  
Author(s):  
Δήμητρα Μακατσώρη
Keyword(s):  
Binding Site ◽  
Heterochromatin Protein 1 ◽  
Heterochromatin Protein ◽  
Histone Fold ◽  
Β Receptor

Αρχικός έλεγχος φυσιολογικών και νεοπλασματικών κυττάρων ανθρώπου και ποντικού χρησιμοποιώντας ειδικούς ανιχνευτές για την HPΙα και ΗΡΙβ έδειξε ότι η έκφραση των πρωτεϊνών αυτών δεν διαφέρει σημαντικά. Παράλληλα, μελέτη φυσιολογικών ιστών και πρωτογενών καλλιεργειών που έγινε στο εργαστήριό μας έδειξε σύνθετα πρότυπα υποπυρηνικής κατανομής που δεν θα μπορούσαν εύκολα να αποδοθούν σε αυξομειώσεις της ενδοκυττάριας συγκέντρωσης των ΗΡΙα/β, αλλά θα ήταν πιο συμβατά με έναν μηχανισμό ρύθμισης που εξαρτάται από αυξητικούς παράγοντες και μιτογόνα. Επί τη βάσει αυτών των δεδομένων επικεντρώσαμε τη μελέτη μας στις αλληλεπιδράσεις της πρωτεΐνης ΗΡ1 (Heterochromatin Protein 1) με διαφορετικά χρωματινικά υποστρώματα υπό in vitro και in vivo συνθήκες. Η άποψη που ισχύει ως τώρα είναι ότι η ΗΡ1 εντοπίζεται σε μεταγραφικά ανενεργή, συστατική (constitutive) ετεροχρωματίνη συνδεόμενη ειδικά με την ιστόνη Η3 που είναι μετα-μεταφραστικά τροποποιημένη (τριμεθυλιωμένη) στη λυσίνη 9 (me3K9-H3). Το παραπάνω πρότυπο, παρά την κομψότητα και την απλότητά του δεν επαρκεί όμως για να ερμηνεύσει το ευρύ φάσμα των αλληλεπιδράσεων της ΗΡ1 με την ετεροχρωματίνη πουπαρατηρούνται in vivo. Για αυτόν τον λόγο, μελετήσαμε τις αλληλεπιδράσεις ΗΡ1- χρωματίνης σε διαφορετικά επίπεδα πολυπλοκότητας και διερευνήσαμε κατά πόσον η me3K9-H3 αποτελεί τη μοναδική θέση πρόσδεσης της ΗΡ1. In vitro μελέτες έδειξαν ότι η ΗΡ1 προσδένεται επιλεκτικά σε μη τροποποιημένη ή μερικώς πρωτεολυμένη ιστόνη Η3, αλληλεπιδρώντας κυρίως με το κεντρικό τμήμα της (histone fold). Επίσης δείξαμε ότι η ΗΡ1 συνδέεται πιο ισχυρά στα διασπασμένα νουκλεοσώματα (Η3/Η4 υποσωματίδια) από ότι στα ακέραια σωματίδια. Τα αποτελέσματα της ανοσοαποτύπωσης κατά western και της φασματοσκοπίας μάζας έδειξαν ότι τα σωματίδια που επιλέγει η ΗΡ1 διαθέτουν ένα πολύπλοκο μοτίβο μετα-μεταφραστικών τροποποιήσεων, δεν είναι ιδιαίτερα εμπλουτισμένασε me3K9-H3 και δεν ακολουθούν το σύνολο των κανόνων που υπαγορεύονται από τον ιστονικό κώδικα. Αυτές οι βιοχημικές μελέτες συνηγορούν στην ιδέα ότι οι πρωτεΐνες ΗΡ1 αλληλεπιδρούν μετα διαφορετικά χρωματινικά υποστρώματα με τρόπο που εξαρτάται από τη φυσική κατάσταση της χρωματίνης. Είναι επίσης φανερό ότι οι in vitro παρατηρήσεις μας σχετίζονται με μία τουλάχιστον «χρωματινική κατάσταση» που απαντάται in vivo. Για παράδειγμα, παρατηρήσαμε ότι, η HP1 και η me3K9-H3 δεν συνεντοπίζονται απόλυτα και παρουσιάζουν διακριτά πρότυπα. In vivo πειράματα έδειξαν επίσης ότι η σταθερή ενσωμάτωση της ΗΡ1 στις ετεροχρωματινικές εστίες εξαρτάται από την S φάση. Τα αποτελέσματα αυτά αμφισβητούν το δόγμα ότι η μεθυλίωση στη λυσίνη 9 της ιστόνης Η3 αποτελεί τη μοναδική θέση πρόσδεσης (creates a binding site...) για την ΗΡ1 καιυποστηρίζουν ένα μηχανισμό ενσωμάτωσης που βασίζεται στην αντιγραφή. Ένα άλλο τμήμα της μελέτης μας επικεντρώθηκε στις αλληλεπιδράσεις του πυρηνικού φακέλου με την ετεροχρωματίνη. Ένα βασικό συστατικό του πυρηνικού φακέλου είναι ο LBR (Lamin Β Receptor), μία πολυτοπική πρωτεΐνη της εσωτερικής πυρηνικής μεμβράνης που συμμετέχει στην αγκυροβόληση της χρωματίνης στην περιφέρεια. Δύο βασικοί παράμετροι στις αλληλεπιδράσεις LBR-χρωματίνης είναι η φυσική κατάσταση του LBR και τα μοριακά χαρακτηριστικά της χρωματίνης με την οποία συνδέεται. Για να προσεγγίσουμε τα ερωτήματα αυτά, απομονώσαμε τμήματα περιφερικής ετεροχρωματίνης που είναι προσκολλημένα στην εσωτερική πυρηνική μεμβράνη. Δείξαμε ότι το αμινοτελικό τμήμα του LBR συνδέεται άμεσα με μονονουκλεοσώματα. Ανάλυση των νουκλεοσωματικών σωματιδίων που αλληλεπιδρούν με τον LBR με φασματοσκοπία μάζας απεκάλυψε πολύπλοκα πρότυπα μεθυλιωμένων/ακετυλιωμένων ιστονών που δεν περιέχουν ευχρωματινικές επιγενετικές τροποποιήσεις. Επίσης, μερικοί από τους συνδυασμούς που ανιχνεύθηκαν δεν ήταν συμβατοί με τους κανόνες του «ιστονικού κώδικα». Πολλές από τις διαμεμβρανικές πρωτεΐνες του πυρηνικού φακέλου οργανώνονται σε πολυπρωτεϊνικά σύμπλοκα και σχηματίζουν πλατφόρμες αναδιαμόρφωσης χρωματίνης. Πειράματα in vitro έδειξαν ότι ο LBR αλληλεπιδρά με τον εαυτό του μέσω του αμινοτελικού τμήματος και σχηματίζει ολιγομερή στο επίπεδο του πυρηνικού φακέλου. Επίσης, χρησιμοποιώντας μία ποικιλία μορφολογικών τεχνικών, δείξαμε ότι ο ενδογενής LBRεντοπίζεται σε διακριτές νησίδες στον πυρηνικό φάκελο. Τέλος, μορφολογική ανάλυση τωνετερόζυγων μεταλλάξεων του LBR στα ποντίκια έδειξε ότι η φυσιολογική κατανομή καθώς και η οργάνωση των νησίδων που σχηματίζει ο LBR στον φάκελο διαταράσσεται σημαντικά προκαλώντας μία ποικιλία δομικών και πυρηνικών αλλοιώσεων

scholarly journals Direct Interaction between DNA Methyltransferase DIM-2 and HP1 Is Required for DNA Methylation in Neurospora crassa

2008 ◽  
Vol 28 (19) ◽  
pp. 6044-6055 ◽  
Author(s):  
Shinji Honda ◽  
Eric U. Selker
Keyword(s):  
Dna Methylation ◽  
Neurospora Crassa ◽  
Dna Methyltransferase ◽  
Direct Interaction ◽  
Stable Complex ◽  
Heterochromatin Protein 1 ◽  
Heterochromatin Protein ◽  
Chromo Shadow Domain ◽  
Two Hybrid

ABSTRACT DNA methylation is involved in gene silencing and genomic stability in mammals, plants, and fungi. Genetics studies of Neurospora crassa have revealed that a DNA methyltransferase (DIM-2), a histone H3K9 methyltransferase (DIM-5), and heterochromatin protein 1 (HP1) are required for DNA methylation. We explored the interrelationships of these components of the methylation machinery. A yeast two-hybrid screen revealed that HP1 interacts with DIM-2. We confirmed the interaction in vivo and demonstrated that it involves a pair of PXVXL-related motifs in the N-terminal region of DIM-2 and the chromo shadow domain of HP1. Both regions are essential for proper DNA methylation. We also determined that DIM-2 and HP1 form a stable complex independently of the trimethylation of histone H3K9, although the association of DIM-2 with its substrate sequences depends on trimethyl-H3K9. The DIM-2/HP1 complex does not include DIM-5. We conclude that DNA methylation in Neurospora is largely or exclusively the result of a unidirectional pathway in which DIM-5 methylates histone H3K9 and then the DIM-2/HP1 complex recognizes the resulting trimethyl-H3K9 mark via the chromo domain of HP1.

scholarly journals Chromosomal localization of human homologs of the Drosophila heterochromatin protein 1 (HP1) gene

1993 ◽  
Vol 4 (2) ◽  
pp. 124-126 ◽  
Author(s):  
Christophe Chevillard ◽  
Wolf Reik ◽  
Mickael Mc Dermott ◽  
Michel Fontes ◽  
Marie G. Mattei ◽  
...  
Keyword(s):  
Chromosomal Localization ◽  
Heterochromatin Protein 1 ◽  
Heterochromatin Protein ◽  
Drosophila Heterochromatin ◽  
Drosophila Heterochromatin Protein

scholarly journals HP1 Binding to Chromatin Methylated at H3K9 Is Enhanced by Auxiliary Factors

2006 ◽  
Vol 27 (2) ◽  
pp. 453-465 ◽  
Author(s):  
Ragnhild Eskeland ◽  
Anton Eberharter ◽  
Axel Imhof
Keyword(s):  
Histone H3 ◽  
Chromatin Modifications ◽  
Multiple Target ◽  
Heterochromatin Protein 1 ◽  
Heterochromatin Protein ◽  
Heterochromatin Formation ◽  
Condensed Form ◽  
Target Sites ◽  
Reconstituted System

ABSTRACT A large portion of the eukaryotic genome is packaged into transcriptionally silent heterochromatin. Several factors that play important roles during the establishment and maintenance of this condensed form have been identified. Methylation of lysine 9 within histone H3 and the subsequent binding of the chromodomain protein heterochromatin protein 1 (HP1) are thought to initiate heterochromatin formation in vivo and to propagate a heterochromatic state lasting through several cell divisions. For the present study we analyzed the binding of HP1 to methylated chromatin in a fully reconstituted system. In contrast to its strong binding to methylated peptides, HP1 binds only weakly to methylated chromatin. However, the addition of recombinant SU(VAR) protein, such as ACF1 or SU(VAR)3-9, facilitates HP1 binding to chromatin methylated at lysine 9 within the H3 N terminus (H3K9). We propose that HP1 has multiple target sites that contribute to its recognition of chromatin, only one of them being methylated at H3K9. These findings have implications for the mechanisms of recognition of specific chromatin modifications in vivo.

Sign in / Sign up

Export Citation Format

Share Document