近日，农学院赫圣博教授在The Plant Cell在线发表了题为“Linker histone H1 drives heterochromatin condensation via phase separation in Arabidopsis”的研究论文。文章报道了组蛋白H1通过相分离机制驱动植物异染色质浓缩。
高等植物的染色质可大体上分为常染色质和异染色质。体细胞的常染色质富含基因，松散分布于细胞核内，为转录活跃区；而异染色质富含转座子，发生高度浓缩，为转录非活跃区，分布于细胞核的边缘。作者前期的工作揭示了精子常染色质浓缩的相分离机制（2022 Nature），而异染色质如何发生浓缩仍然未知。
转座子通常处于非活性状态，其一旦激活发生跳跃，将破坏基因组稳定性。异染色质富含转座子，发生高度浓缩，在显微镜下呈现出清晰可见的浓缩结构，命名为异染色质浓缩斑(heterochromatin foci, HF)。植物利用多种表观遗传机制浓缩异染色质，抑制转座子激活。这些表观机制包括DNA甲基化、组蛋白修饰H3K9me2、异染色质浓缩因子（如ADCP1, MORC, H2A.W, H1）等。作者前期的研究显示组蛋白H1对异染色质浓缩至关重要（2019 eLife），然而，H1如何浓缩异染色质以及这种浓缩作用对H1的调控功能是否重要仍需研究。
作者利用Hi-C、体外相分离、遗传学、MNase-seq、Bisulfite-seq等手段显示了H1突变对染色质高级结构的影响，并证明了H1与染色质发生gel-like相分离，从而浓缩异染色质。H1的C端IDR对H1相分离至关重要，是H1相分离的主要驱动力。有意思的是，一个截短体仅包含C-IDR和一小段globular domain即可发生相分离，其表型表现为部分回补突变体在核小体组织和DNA甲基化，说明C-IDR介导的相分离和染色质浓缩对H1的染色质调控功能至关重要。作者进一步探索了细菌的H1-like protein (缺乏globular domain)是否能够发生相分离，结果的确显示了细菌的H1-like protein可以发生相分离浓缩染色质。这些结果表明H1和H1-like protein相分离是一种古老的染色质浓缩机制。
作者的研究显示了H1的C端无序区介导H1相分离，驱动异染色质浓缩，这对核小体分布方式和DNA甲基化具有重要的调控作用。结果也表明H1和H1-like蛋白的相分离也许代表了染色质/DNA浓缩的一种古老的机制。
农学院赫圣博教授为论文第一作者，（中国）有限责任公司、岭南现代农业科学与技术广东省实验室为论文第一单位。奥地利科学技术研究所(ISTA)于义溟博士和清华大学/中科院生物物理所王亮博士（现为华中科技大学同济医学院PI）为共同第一作者，ISTA冯小琦研究员为论文的通讯作者。
相关论文信息：
https://academic.oup.com/plcell/advance-article/doi/10.1093/plcell/koae034/7600412?login=true
文图/农学院