Atomistic Simulation of Stacked Nucleosome Core Particles: Tail Bridging, the H4 Tail, and Effect of Hydrophobic Forces

We report the first atomistic simulation of two stacked nucleosome core particles (NCPs), with an aim to understand, in molecular detail, how they interact, the effect of salt concentration, and how different histone tails contribute to their interaction, with a special emphasis on the H4 tail, known to have the largest stabilizing effect on the NCP-NCP interaction. We do not observe specific K16-mediated interaction between the H4 tail and the H2A-H2B acidic patch, in contrast with the findings from crystallographic studies, but find that the stacking was stable even in the absence of this interaction. We perform simulations with the H4 tail (partially/completely) removed and find that the region between LYS-16 and LYS-20 of the H4 tail holds special importance in mediating the inter-NCP interaction. Performing similar tail-clipped simulations with the H3 tail removed, we compare the roles of the H3 and H4 tails in maintaining the stacking. We discuss the relevance of our simulation results to the bilayer and other liquid-crystalline phases exhibited by NCPs in vitro and, through an analysis of the histone-histone interface, identify the interactions that could possibly stabilize the inter-NCP interaction in these columnar mesophases. Through the mechanical disruption of the stacked nucleosome system using steered molecular dynamics, we quantify the strength of inter-NCP stacking in the presence and absence of salt. We disrupt the stacking at some specific sites of internucleosomal tail-DNA contact and perform a comparative quantification of the binding strengths of various tails in stabilizing the stacking. We also examine how hydrophobic interactions may contribute to the overall stability of the stacking and find a marked difference in the role of hydrophobic forces as compared with electrostatic forces in determining the stability of the stacked nucleosome system.

New Oncogenic Drivers in Hepatocellular Carcinoma: Role of the RNA Binding Protein Hu antigen R

156 p. : graf.

Phosphorylation of the carboxy-terminal domain of histone H1: effects on secondary structure and DNA condensation

Linker histone H1 plays an important role in chromatin folding. Phosphorylation by cyclin-dependent kinases is the main post-translational modification of histone H1. We studied the effects of phosphorylation on the secondary structure of the DNA-bound H1 carboxy-terminal domain (CTD), which contains most of the phosphorylation sites of the molecule. The effects of phosphorylation on the secondary structure of the DNA-bound CTD were site-specific and depended on the number of phosphate groups. Full phosphorylation significantly increased the proportion of -structure and decreased that of -helix. Partial phosphorylation increased the amount of undefined structure and decreased that of -helix without a significant increase in -structure. Phosphorylation had a moderate effect on the affinity of the CTD for the DNA, which was proportional to the number of phosphate groups. Partial phosphorylation drastically reduced the aggregation of DNA fragments by the CTD, but full phosphorylation restored to a large extent the aggregation capacity of the unphosphorylated domain. These results support the involvement of H1 hyperphosphorylation in metaphase chromatin condensation and of H1 partial phosphorylation in interphase chromatin relaxation. More generally, our results suggest that the effects of phosphorylation are mediated by specific structural changes and are not simply a consequence of the net charge.

Caracterização de alterações epigenéticas no gene JARID1C e desequilíbrios genéticos como causas do retardo mental ligado ao x de etiologia idiopática

O retardo mental (RM) é caracterizado por um funcionamento intelectual significantemente abaixo da média (QI<70). A prevalência de RM varia entre estudos epidemiológicos, sendo estimada em 2-3% da população mundial, constituindo assim, um dos mais importantes problemas de saúde pública. Há um consenso geral de que o RM é mais comum no sexo masculino, um achado atribuído às numerosas mutações nos genes encontrados no cromossomo X, levando ao retardo mental ligado ao X (RMLX). Dentre os genes presentes no cromossomo X, o Jumonji AT-rich interactive domain IC (JARID1C) foi recentemente identificado como um potencial candidato etiológico do RM, quando mutado. O JARID1C codifica uma proteína que atua como uma desmetilase da lisina 4 da histona H3 (H3K4), imprescindível para a regulação epigenética. Tão recente como a identificação do gene JARID1C, é a descoberta de que mudanças no número de cópias de sequências de DNA, caracterizadas por microdeleções e microduplicações, poderiam ser consideradas como razões funcionalmente importantes de RMLX. Atualmente, cerca de 5-10% dos casos de RM em homens são reconhecidos por ocorrerem devido a estas variações do número de cópias no cromossomo X. Neste estudo, investigamos mutações no gene JARID1C, através do rastreamento dos éxons 9, 11, 12, 13, 15 e 16, em 121 homens de famílias com RM provavelmente ligado ao X. Paralelamente, realizamos a análise da variação do número de cópias em 16 genes localizados no cromossomo X através da técnica de MLPA no mesmo grupo de pacientes. Esta metodologia consiste em uma amplificação múltipla que detecta variações no número de cópias de até 50 sequências diferentes de DNA genômico, sendo capaz de distinguir sequências que diferem em apenas um nucleotídeo. O DNA genômico foi extraído a partir de sangue periférico e as amostras foram amplificadas pela técnica de PCR, seguida da análise por sequenciamento direto. Foram identificadas três variantes na sequência do gene JARID1C entre os pacientes analisados: a variante intrônica 2243+11 G>T, que esteve presente em 67% dos pacientes, a variante silenciosa c.1794C>G e a mutação inédita nonsense c.2172C>A, ambas presentes em 0,82% dos indivíduos investigados. A análise através do MLPA revelou uma duplicação em um dos pacientes envolvendo as sondas referentes ao gene GDI1 e ao gene HUWE1. Este trabalho expande o estudo de mutações no gene JARID1C para a população brasileira ereforça a importância da triagem de mutações neste gene em homens portadores de RM familiar de origem idiopática, assim como, é primeiro relato científico relativo à investigação de variações no número de cópias de genes localizados no cromossomo X em homens brasileiros com RM, através da técnica de MLPA.

Mutações no gene JARID1C e rearranjos subteloméricos como causas de deficiência intelectual familiar de etiologia idiopática

A Deficiência Intelectual (DI) é uma condição complexa, que acomete 2-3% da população mundial, constituindo um importante problema de saúde pública. No entanto, uma parcela significativa dos casos de DI permanece sem um diagnóstico definitivo, o que demonstra que muitos fatores etiológicos associados a esta condição ainda precisam ser elucidados. Há um consenso de que o número de homens com DI supera em 30% o número de mulheres, um achado atribuído à presença de mutações em genes localizados no cromossomo X. Dentre os genes presentes neste cromossomo que são expressos no cérebro, o Jumonji AT-rich interactive domain 1C (JARID1C) foi identificado como um potencial candidato a estar relacionado à DI ligada ao X (DILX). O gene JARID1C codifica uma desmetilase da lisina 4 da histona H3 (H3K4), imprescindível para a regulação epigenética. Tão importante quanto o estudo do gene JARID1C em pacientes com DI é a busca por variações no número de cópias gênicas (VNCs) em regiões cromossômicas subteloméricas. Genes relacionados ao desenvolvimento cerebral são enriquecidos em VNCs e as regiões subteloméricas são mais susceptíveis à formação destes rearranjos. Diante do exposto, neste estudo, investigamos mutações no gene JARID1C (exons 3, 4, 5, 8, 10, 14 e 23) em 148 homens portadores de DI pertencentes a famílias com padrão de segregação sugestivo de DILX. Paralelamente, analisamos VNCs subteloméricas em 174 homens com DI familiar de etiologia idiopática, independente do padrão de segregação. Para todos os indivíduos selecionados, amostras de DNA genômico foram extraídas a partir de sangue periférico e alterações genéticas frequentemente relacionadas à DI foram previamente excluídas (expansões trinucleotídicas nos loci FRAXA e FRAXE e mutações nos genes MECP2 e ARX). A análise do gene JARID1C foi realizada pela técnica de PCR, seguida da análise dos produtos amplificados por sequenciamento. Foram identificadas quatro variantes silenciosas (c.564G>A, c.633G>C, c.1884G>A, c.1902C>A). Através da análise in silico de sequências exônicas acentuadoras de splicing (ESEs) localizadas nas posições das variantes encontradas, foi possível classificar a variante c.1884G>A como neutra e as três variantes restantes como possíveis criadoras de ESEs. Já para a investigação das VNCs subteloméricas, foi utilizada a metodologia de Multiplex Ligation-dependent Probe Amplification (MLPA), capaz de identificar microdeleções e microduplicações nas 46 regiões subteloméricas. Para este fim, inicialmente, os indivíduos foram investigados pelo kit de MLPA P036, enquanto que para aqueles que exibiram alterações também foi utilizado o kit P070. A validação das VNCs encontradas foi realizada por PCR quantitativo em Tempo Real. A análise por MLPA revelou um indivíduo apresentando duas deleções (9p e 13q), um indivíduo apresentando duas amplificações (1p e 2p), dois indivíduos apresentando uma deleção e uma amplificação (18p e 18q; 4p e 8p), quatro indivíduos portadores de uma deleção cada (10p, 20p, 3q e 22q) e dois indivíduos com uma amplificação cada (7q e 20p). Algumas das alterações subteloméricas encontradas (2,87%) representam VNCs de relevância clínica para o estudo da DI, reforçando a importância do rastreamento de rotina de VNCs subteloméricas na DI familiar. Consideramos que a elucidação de novos genes ou mecanismos moleculares diretamente relacionados à DI é um caminho promissor e urgente para o estabelecimento de novas estratégias terapêuticas possíveis.

4E10 anti-mper antigorputzaren optimizazioa: CDR-H3 begiztaren aldaketen ebaluazioa

VIH-ren fusioa inhibitzeko gai diren antigorputzen adierazpena eta purifikazioa bakterietan. Funtzionaltasunaren analisia (ITC eta pseudobirusak erabiliz egindako neutralizazio saioak) eta optimizazioa.

RNAi, DRD1, and histone methylation actively target developmentally important Non-CG DNA methylation in Arabidopsis

Cytosine DNA methylation protects eukaryotic genomes by silencing transposons and harmful DNAs, but also regulates gene expression during normal development. Loss of CG methylation in the Arabidopsis thaliana met1 and ddm1 mutants causes varied and stochastic developmental defects that are often inherited independently of the original met1 or ddm1 mutation. Loss of non-CG methylation in plants with combined mutations in the DRM and CMT3 genes also causes a suite of developmental defects. We show here that the pleiotropic developmental defects of drm1 drm2 cmt3 triple mutant plants are fully recessive, and unlike phenotypes caused by met1 and ddm1, are not inherited independently of the drm and cmt3 mutations. Developmental phenotypes are also reversed when drm1 drm2 cmt3 plants are transformed with DRM2 or CMT3, implying that non-CG DNA methylation is efficiently re-established by sequence-specific signals. We provide evidence that these signals include RNA silencing though the 24-nucleotide short interfering RNA (siRNA) pathway as well as histone H3K9 methylation, both of which converge on the putative chromatin-remodeling protein DRD1. These signals act in at least three partially intersecting pathways that control the locus-specific patterning of non-CG methylation by the DRM2 and CMT3 methyltransferases. Our results suggest that non-CG DNA methylation that is inherited via a network of persistent targeting signals has been co-opted to regulate developmentally important genes. © 2006 Chan et al.

Phylogenetic relationships of Drosophila melanogaster species group deduced from spacer regions of histone gene H2A-H2B

Nucleotide sequences of the spacer region of the histone gene H2A-H2B from 36 species of Drosophila melanogaster species group were determined. The phylogenetic trees were reconstructed with maximum parsimony, maximum likelihood, and Bayesian methods by u

Histone H2A Has a Novel Variant in Fish Oocytes

Histone variants and their modification have significant roles in many cellular processes. In this study, we identified and characterized the histone H2A variant h2af1o in fish and revealed its oocyte-specific expression pattern during oogenesis and embryogenesis. Moreover, posttranslational modification of H2af1o was observed that results from phosphorylation during oocyte maturation. To understand the binding dynamics of the novel core histone variant H2af1o in nucleosomes, we cloned ubiquitous gibel carp h2afx as a conventional histone control and investigated the dynamic exchange difference in chromatin by fluorescence recovery after photobleaching. H2af1o has significantly higher mobility in nucleosomes than ubiquitous H2afx. Compared with ubiquitous H2afx, H2af1o has a tightly binding C-terminal and a weakly binding N-terminal. These data indicate that fish oocytes have a novel H2A variant that destabilizes nucleosomes by protruding its N-terminal tail and stabilizes core particles by contracting its C-terminal tail. Our findings suggest that H2af1o may have intrinsic ability to modify chromatin properties during fish oogenesis, oocyte maturation, and early cleavage.

Room-temperature photonic crystal laser in H3 cavity on InGaAsP/InP slab

We fabricate and investigate two-dimensional photonic crystal H3 microcavities in an InGaAsP slab. The lasing action at room temperature is observed. The lasering threshold is 7mW under the pulsed pump of 0.75% duty cycle. The Q factor and the lasing mode characteristics are simulated by three-dimensional finite difference time domain method. The simulation result matches well with the experiment.

Effect of acetylation on the properties of corn starch

Acetylated corn starches with different degrees of substitution (DS 0.85, DS 1.78, DS 2.89) were synthesized by the reaction of corn starch with acetic anhydride in the presence of acetic acid under varying reaction temperatures. The product was characterized by FTIR spectroscopy, H-1 NMR, X-ray diffraction and contact angle measurement. Acid-base titration and H-1 NMR methods were employed to determine the degree of substitution of product. FTIR spectroscopic analysis showed that the characteristic absorption intensities of esterified starch increased with increase in the degree of substitution, and the characterized peak of hydroxyl group almost disappeared in the spectrum of DS 2.89 acetylated starch. The detailed chemical microstructure of native starch and acetylated starch was confirmed by H-1 NMR, C-13 NMR and C-13-(1) H-1 COSY spectra.