Wie werden die Chromosomen de novo organisiert während der frühen Entwicklung?

Wie werden die Chromosomen de novo organisiert während der frühen Entwicklung?

Iovino Lab

Das Chromatin im Zellkern ist in komplexen hierarchischen Faltmustern organisiert, darunter Chromatinschleifen, topologisch assoziierende Domänen (TADs) und kompartimentäre Domänen. Diese grundlegenden Merkmale werden nach der Befruchtung de novo etabliert. Die frühe Embryogenese bietet daher die Möglichkeit, die molekularen Akteure zu identifizieren, die die Etablierung der 3D-Genomstruktur vorantreiben. Bei Säugetieren vermitteln CTCF und Cohesinmoleküle die Bildung von Schleifen und führen zur Entstehung der meisten TAD-Grenzen. Das Löschen von CTCF und Cohesin führt zu TAD-Defekten, aber die Chromosomenkompartimente und die Chromatinorganisation höherer Ordnung bleiben erhalten, was darauf hindeutet, dass noch weitere Mechanismen am Werk sind.

HP1a ist ein entscheidendes Protein, das während der frühen Embryogenese, vor der Einrichtung von 3D-Kompartiment-Domänen, bei Wirbeltieren und Invertebraten vorliegt. Es ist bekannt, dass HP1a in wiederholungsreichem, genarmem Heterochromatin lokalisiert ist, wo es wahrscheinlich phasengetrennte Kern-Mikrokompartimente bildet.

Uns ist es gelungen eine neue und wesentliche Rolle von HP1a bei der Reorganisation von Chromatin nach der Befruchtung zu identifizieren. Wir zeigen, dass HP1a i) die allgemeine Faltung von Chromosomenarmen steuert, ii) die Clusterung und Verdichtung von heterochromatischen perizentromerischen Regionen kontrolliert und iii) zur Bildung des B-Kompartiments beiträgt. Überraschenderweise entdeckten wir auch, dass das A-Kompartiment durch einen HP1a-unabhängigen Mechanismus gebildet wird.

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