Модификация гистона H2AK119ub1 необходима для наследования меток H3K27me3 яйцеклетки

У млекопитающих эпигеномы яйцеклетки и сперматозоида сильно различаются. Вскоре после оплодотворения большинство эпигенетических меток, унаследованных от родителей, стирается, в результате чего происходит эпигенетическое репрограммирование зародыша. Исключение составляют лишь локусы, для которых характерен импринтинг, а также домены хроматина ооцита, обогащенные гистоном H3 с триметилированным лизином 27 (H3K27me3). Наследование меток H3K27me3 от матери приводит к тому, что в зародыше перед имплантацией экспрессия десятков генов происходит только с аллелей, унаследованных от отца. За внесение меток H3K27me3 отвечает репрессивный комплекс Polycomb 2 (PRC2).

Японские ученые показали, что для наследования меток H3K27me3 необходима модификация H2AK119ub1 (гистон H2A, моноубиквитинированный по остатку лизина 119), которую вносит репрессивный комплекс Polycomb 1 (PRC1).

С помощью метода профилирования хроматина CUT&RUN авторы работы изучили динамику распределения меток H2AK119ub1 в эпигеноме созревающего ооцита мыши и зародыша. Они показали, что во время оогенеза происходит массовое внесение меток H2AK119ub1, наряду с метками H3K27me3, а после оплодотворения обе метки передаются зародышу от ооцита. Тем не менее, на стадии двух клеток начинается ремоделирование меток H2AK119ub1, затрагивающее и отцовский хроматин, в то время как домены H3K27me3 остаются без изменений.

Чтобы изучить, какую роль играет H2AK119ub1 в сохранении меток H3K27me3, ученые делетировали компонент комплекса PRC1, отвечающий за внесение меток H2AK119ub1 (vPRC1), в мышиных ооцитах. В результате уже в ооцитах ряд генов утратил метки H3K27me3, а в зародыше на поздней одноклеточной стадии уровень H3K27me3 существенно снизился. Уровень H3K27me3 оставался низким до стадии морулы, на которой активировалась собственная система внесения меток H3K27me3. Таким образом, дефекты в материнском комплексе PRC1 оказывают влияние на количество меток H3K27me3 в зародыше на ранней стадии. Недостаточность PRC1 в ооцитах также вызывало нарушения постимплантационного развития, в том числе приводило к чрезмерному увеличению плаценты.