ヒストンH2Aユビキチン化は、単一ヌクレオソームレベルでの機械的安定性と非対称性を強化します

ヒストンH2A（UBH2A）のリジン119でのモノユビキチン化は、クロマチンの文脈における遺伝子抑制に関連する一般的な翻訳後修飾です。ただし、ヌクレオソーム上のUBH2Aの直接的な機能はよく理解されていません。ここでは、単一分子磁気ピンセットを使用してヌクレオソームに対するUBH2Aの効果を特定しました。ヒストンオクタマーからのDNAの剥離をブロックすることにより、UBH2Aがヌクレオソームを安定化することを明らかにしました。各UBH2Aは外側ラップの半分を強化し、ヌクレオソームの展開のための堅牢な非対称性を導入します。さらに、リアルタイムの脱ユビキチン化プロセスにより、UBH2Aヌクレオソームが連続的に脱ユビキチン化され、修飾されていないヌクレオソーム状態に復元されていることが確認されました。これらの結果は、遺伝子転写または複製中のUBH2Aヌクレオソームバリアを介したRNAまたはDNAポリメラーゼの通過の抑制を理解するための新しいメカニズムを提供します。

Monoubiquitination at lysine 119 of histone H2A (ubH2A) is a prevalent post-translational modification that is associated with gene repression in the context of chromatin. However, the direct function of ubH2A on nucleosome is poorly understood. Here we identified the effect of ubH2A on nucleosome using single-molecule magnetic tweezers. We revealed that ubH2A stabilizes the nucleosome by blocking the peeling of DNA from the histone octamer. Each ubH2A reinforces one-half of the outer wrap and introduces a robust asymmetry for nucleosome unfolding. Furthermore, a real-time deubiquitination process confirmed that ubH2A-nucleosome is sequentially deubiquitinated and restored to the unmodified nucleosome state. These results provide a novel mechanism to understand the repression of the passage of RNA or DNA polymerases through the ubH2A-nucleosome barrier during gene transcription or replication.