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2つの異なるポリコム複合体、PRC1とPRC2は、胚性幹細胞（ESC）における主要な発達遺伝子座のエピジェネティックな抑制を維持するために協力しています。PRC1とPRC2には、ヒストンH2A（H2AK119U1）のモノユビキチン化とH3リジン27（H3K27ME3）のトリメチル化を触媒し、ヒストン修飾活性があります。H3K27ME3と比較して、H2AK119U1の局所化と役割はESCで完全には理解されていません。ここでは、ESCのゲノム全体のH2AK119U1マップを提示し、H2AK119U1がRING1依存的に堆積する遺伝子のグループを特定します。これらの遺伝子は、H3K27ME3濃縮を伴う遺伝子の特徴的なサブセットであり、ESCアイデンティティを維持するために必要なポリコムサイレンシングの中心的な標的です。さらに、PRC1のH2Aユビキチン化活性は、標的結合とHox遺伝子座でのクロマチンをコンパクトする活性に不可欠であるが、標的遺伝子の効率的な抑制とESCの維持に不可欠であることを示しています。これらのデータは、H2Aユビキチン化とクロマチン圧縮を含む複数のエフェクターメカニズムが組み合わさって、ESCアイデンティティの維持に重要な遺伝子のPRC1依存性抑制を媒介することを示しています。これらの多様なエフェクターメカニズムの利用は、ES細胞の自己再生と分化中の発達的キューに堅牢でありながら高度に反応する抑制状態を維持する手段を提供する可能性があります。
2つの異なるポリコム複合体、PRC1とPRC2は、胚性幹細胞（ESC）における主要な発達遺伝子座のエピジェネティックな抑制を維持するために協力しています。PRC1とPRC2には、ヒストンH2A（H2AK119U1）のモノユビキチン化とH3リジン27（H3K27ME3）のトリメチル化を触媒し、ヒストン修飾活性があります。H3K27ME3と比較して、H2AK119U1の局所化と役割はESCで完全には理解されていません。ここでは、ESCのゲノム全体のH2AK119U1マップを提示し、H2AK119U1がRING1依存的に堆積する遺伝子のグループを特定します。これらの遺伝子は、H3K27ME3濃縮を伴う遺伝子の特徴的なサブセットであり、ESCアイデンティティを維持するために必要なポリコムサイレンシングの中心的な標的です。さらに、PRC1のH2Aユビキチン化活性は、標的結合とHox遺伝子座でのクロマチンをコンパクトする活性に不可欠であるが、標的遺伝子の効率的な抑制とESCの維持に不可欠であることを示しています。これらのデータは、H2Aユビキチン化とクロマチン圧縮を含む複数のエフェクターメカニズムが組み合わさって、ESCアイデンティティの維持に重要な遺伝子のPRC1依存性抑制を媒介することを示しています。これらの多様なエフェクターメカニズムの利用は、ES細胞の自己再生と分化中の発達的キューに堅牢でありながら高度に反応する抑制状態を維持する手段を提供する可能性があります。
Two distinct Polycomb complexes, PRC1 and PRC2, collaborate to maintain epigenetic repression of key developmental loci in embryonic stem cells (ESCs). PRC1 and PRC2 have histone modifying activities, catalyzing mono-ubiquitination of histone H2A (H2AK119u1) and trimethylation of H3 lysine 27 (H3K27me3), respectively. Compared to H3K27me3, localization and the role of H2AK119u1 are not fully understood in ESCs. Here we present genome-wide H2AK119u1 maps in ESCs and identify a group of genes at which H2AK119u1 is deposited in a Ring1-dependent manner. These genes are a distinctive subset of genes with H3K27me3 enrichment and are the central targets of Polycomb silencing that are required to maintain ESC identity. We further show that the H2A ubiquitination activity of PRC1 is dispensable for its target binding and its activity to compact chromatin at Hox loci, but is indispensable for efficient repression of target genes and thereby ESC maintenance. These data demonstrate that multiple effector mechanisms including H2A ubiquitination and chromatin compaction combine to mediate PRC1-dependent repression of genes that are crucial for the maintenance of ESC identity. Utilization of these diverse effector mechanisms might provide a means to maintain a repressive state that is robust yet highly responsive to developmental cues during ES cell self-renewal and differentiation.
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