Suppression of Inducible Gene Hyperactivation by Histone Variant Htz1

Abstract

HTZ1-encoded histone H2A variant H2A.Z in Saccharomyces cerevisiae is involved in various cellular processes, such as transcription, DNA damage repair, maintenance of heterochromatin–euchromatin boundaries, and telomere silencing. Htz1 is present at the promoters of most genes, regardless of their transcriptional activity. Nevertheless, its role in gene regulation remains unclear, because its absence does not induce any notable changes in global gene expression under steady-state conditions. This study aimed to explore the functions of Htz1 in epigenetic transcriptional regulation by introducing dynamic-state conditions through carbon-source shift. The results revealed that the lack of Htz1 hyperactivated certain inducible genes, which have not been previously observed under steady-state conditions. This suggests that Htz1 is crucial for fine-tuning the kinetics of gene induction in response to environmental changes. Additionally, remodeling complexes such as INO80, which is known to be involved in Htz1 eviction, and RSC, which actively operates on –1 and +1 nucleosomes containing Htz1, exhibited similar patterns in regulating gene expression kinetics. Notably, the Rsc1-containing RSC complex showed greater similarity than that containing Rsc2. Altogether, Htz1 and its associated remodeling complexes, namely INO80 and RSC, play crucial roles in fine-tuning gene expression kinetics to maintain the balance of the gene expression network and transcriptome homeostasis under environmental shifts.;Saccharomyces cerevisiae의 HTZ1 유전자에 암호화되어 있는 히스톤 H2A의 변이체 H2A.Z는 전사, DNA damage 수리, 진정염색질-이질염색질 경계 유지 및 텔로미어 침묵과 같은 다양한 생물학적 기능에 필요하다. Htz1은 유전자 활성화 정도와는 관계없이 대부분의 유전자 프로모터에 위치하고 있다. 그럼에도 불구하고, Htz1의 전사 조절 기능에 관해서는 아직까지 밝혀지지 않은 부분이 많다. 이는 기존의 일정한 환경 조건에서 Htz1의 부재가 글로벌한 유전자 발현에 명확한 변화를 가져오지 않았기 때문이다. 본 연구에서는 탄소원 교체를 통해 보다 역동적인 환경 조건을 조성함으로써 Htz1의 후성유전학적 전사 조절에 관한 기능을 연구하고자 했다. 그 결과, Htz1의 부재가 몇몇 유도성 유전자의 발현을 과활성화시키는 것을 새롭게 확인하였다. 이는 Htz1이 환경적인 변화에 대응하여 유전자 발현 동역학을 미세 조정하는 데에 중요하게 작용함을 의미한다. 뿐만 아니라, Htz1의 퇴거와 관련되어 있다고 알려진 INO80나 Htz1을 포함한 –1, +1 뉴클레오솜에서 활발하게 작용한다고 알려진 RSC와 같은 리모델링 복합체들 역시 이러한 유전자들의 발현 동역학 조절에 비슷한 역할을 수행함을 확인했다. 특히, Rsc2보다 Rsc1을 포함한 RSC에서 더 큰 유사성을 확인했다. 즉, Htz1과 이의 리모델링 파트너인 INO80, RSC가 유전자의 발현 동역학을 미세 조절하는 데에 중요하게 관여하고 있으며 이를 통해 다양한 환경 변화 조건에서도 유전자 발현 네트워크의 균형 및 전사체 항상성을 유지한다는 것을 알 수 있다.