内因性クロマチン調節因子による迅速で可逆的なエピゲノーム編集

エピジェネティックマークと遺伝子調節の間の因果関係を理解することは、クロマチン生物学の中心的な問題のままです。エピゲノームを編集するために、内因性クロマチン調節因子の迅速かつ可逆的な動員を特定のゲノム遺伝子座に迅速かつ可逆的に動員するためのFire-CAS9システムを開発しました。FKBP/FRB二量体融合タンパク質を使用したゲノムターゲティング用のDCAS9-MS2アンカーを強化して、望ましいクロマチン調節因子の化学的誘発性近接を可能にしました。MSWI/SNF（BAF）の複雑な動員は、数分以内にポリコムに反対するのに十分であり、マウス胚性幹細胞における二価遺伝子転写の活性化につながることがわかります。さらに、HP1/SUV39H1アクティブプロモーターへのH3K9ME3ドメイン堆積物へのHP1/SUV39H1複合動物は、化学ダイマーライザーのウォッシュアウト時に逆転できる遺伝子サイレンシングをもたらします。この誘導性のある採用戦略は、エピジェネティックな記憶と可塑性をモデル化するための正確な動的情報を提供します。哺乳類細胞におけるクロマチンの機構的研究に広く適用され、特に内因性の多サブユニットクロマチン調節因子複合体の分析に適しています。エピジェネティックマークと遺伝子調節の間のリンクを理解するには、クロマチンを直接操作するための新しいツールの開発が必要です。ここでは、著者はCAS9ベースのシステムを実証して、クロマチンリモデラーを関心のある場所にリクルートし、エピジェネティック状態の迅速で可逆的な操作を可能にします。

Understanding the causal link between epigenetic marks and gene regulation remains a central question in chromatin biology. To edit the epigenome we developed the FIRE-Cas9 system for rapid and reversible recruitment of endogenous chromatin regulators to specific genomic loci. We enhanced the dCas9-MS2 anchor for genome targeting with Fkbp/Frb dimerizing fusion proteins to allow chemical-induced proximity of a desired chromatin regulator. We find that mSWI/SNF (BAF) complex recruitment is sufficient to oppose Polycomb within minutes, leading to activation of bivalent gene transcription in mouse embryonic stem cells. Furthermore, Hp1/Suv39h1 heterochromatin complex recruitment to active promoters deposits H3K9me3 domains, resulting in gene silencing that can be reversed upon washout of the chemical dimerizer. This inducible recruitment strategy provides precise kinetic information to model epigenetic memory and plasticity. It is broadly applicable to mechanistic studies of chromatin in mammalian cells and is particularly suited to the analysis of endogenous multi-subunit chromatin regulator complexes.Understanding the link between epigenetic marks and gene regulation requires the development of new tools to directly manipulate chromatin. Here the authors demonstrate a Cas9-based system to recruit chromatin remodelers to loci of interest, allowing rapid, reversible manipulation of epigenetic states.