ショウジョウバエ卵胞細胞における発達的に調節されたヒストン修飾：遺伝子増幅の開始は、ヒストンH3およびH4高アセチル化およびH1リン酸化に関連しています

ヒストンの修飾の変化が複製起源の活性化に関連しているかどうかに対処するために、シイソロフィラ卵胞細胞の遺伝子増幅を後生動物DNA複製のモデルとして使用しました。複製の開始は、異なるヒストンの修飾に関連していることがわかります。ヒストンH4およびヒストンH3のアセチル化リジンK5、K8、およびK12は、増幅起源での複製開始中に特異的に濃縮されます。驚くべきことに、H4アセチル化は、複製フォークが起源から大幅に外側に進行した後、増幅起点で持続し、H4アセチル化が複製フォークでのヒストン沈着ではなく起源調節に関連していることを示しています。起源認識複合体のサブユニット2（ORC2）変異体は、重度の増幅欠陥を持つ変異体はH4アセチル化を廃止しませんが、DUP/CDT1変異体はアセチル化病巣の出現を遅らせ、RBFの変異体は時間的持続をもたらします。これらのデータは、コアヒストンアセチル化が起源活性に関連していることを示しています。さらに、遺伝子増幅を受けている卵胞細胞は、高レベルのヒストンH1リン酸化を示します。H1リン酸化のパターンは、卵胞細胞のH1キナーゼ活性が高サイクリンE活性に反応し、網膜芽細胞腫ホモログRBFを過剰発現することで廃止できるため、増幅中に細胞周期状態に関する洞察を提供します。その増幅の起源は、ゲノムが通常複製のためにライセンスされていない場合、細胞が後期S期にあるときに開始することができます。

We have used gene amplification in Drosophila follicle cells as a model of metazoan DNA replication to address whether changes in histone modifications are associated with replication origin activation. We observe that replication initiation is associated with distinct histone modifications. Acetylated lysines K5, K8, and K12 on histone H4 and K14 on histone H3 are specifically enriched during replication initiation at the amplification origins. Strikingly, H4 acetylation persists at an amplification origin well after replication forks have progressed significantly outward from the origin, indicating that H4 acetylation is associated with origin regulation and not histone deposition at the replication forks. Origin recognition complex subunit 2 (orc2) mutants with severe amplification defects do not abolish H4 acetylation, whereas the dup/cdt1 mutant delays the appearance of acetylation foci, and mutants in rbf result in temporal persistence. These data indicate that core histone acetylation is associated with origin activity. Furthermore, follicle cells undergoing gene amplification exhibit high levels of histone H1 phosphorylation. The patterns of H1 phosphorylation provide insights into cell cycle states during amplification, as H1 kinase activity in follicle cells is responsive to high Cyclin E activity, and it can be abolished by overexpressing the retinoblastoma homolog, Rbf, that represses Cyclin E. These data suggest that amplification origins are able to initiate when the cells are in a late S-phase, when the genome is normally not licensed for replication.