A repressive role of NuA4 HAT on gene induction

Abstract

Histone acetylation directly activates RNA Pol II transcription by recruiting coactivators and/or by disrupting the interaction between histones and DNA and is dynamically regulated by HATs and HDACs. NuA4 HAT preferentially acetylates histone H4 and is involved in many cellular processes via likely regulating RNA Pol II transcription. NuA4 HAT complex contains domains, which have chromatin-interacting activities. Although it was already revealed that functions of each subunit and domain-histone interactions, it is unclear how each subunit contributes to function of RNA polymerase Ⅱ transcription regulation in the entire NuA4 complex. Additionally, how the chromatin binding activity of the NuA4 subunit affects the transcriptional regulation remains unknown. In addition, a previous study showed that NuA4 HAT had no strong effects on genome-wide gene expression in a steady-state condition. Here I explore the function of NuA4 HAT by analyzing transcription in yeast undergoing a series of carbon source shifts. Unexpectedly, loss of Yng2 and Eaf7, two subunits of NuA4 HAT results in a remarkable increase in gene induction. Furthermore, a mutant for Esa1, a catalytic subunit of NuA4 also shows hyperactivation of diamide-induced genes. Similar effects are also seen for genes induced upon heat-shock or salt stress. Strand-specific RNA sequencing (RNA-seq) identify ~1249 genes that are hyperactivated upon loss of Yng2 during carbon source shifts. Although a mechanism needs to be determined, these results suggest a negative role of NuA4 HAT on gene induction.;히스톤 아세틸레이션은 HAT과 HDAC을 통해 다이나믹한 조절을 받고, 히스톤과 DNA 사이의 상호작용을 방해하거나 coactivator를 불러옴으로써 RNA Pol II 전사를 직접적으로 활성화시킨다. NuA4 HAT은 주로 히스톤 H4를 아세틸레이션 시키며 이것이 RNA Pol II 전사를 조절하여 많은 cellular process에 관여한다. NuA4 HAT은 크로마틴과 상호작용을 하는 도메인들을 가지고 있다. 각 subunit의 기능이나 도메인-히스톤 상호작용에 대한 것은 밝혀져 있지만 이러한 subunit들과 도메인-히스톤 상호작용이 전사조절에서 어떤 역할을 하는지는 정확히 밝혀지지 않았다. 또한, 이전의 연구에서 NuA4 HAT은 steady-state 조건하에서 genome-wide 한 유전자 발현의 조절에 크게 영향이 없는 것을 확인할 수 있었다. 본 연구에서는 유전자 발현에 관한 NuA4 HAT의 기능을 탐구하기 위해 carbon source shift 조건에서 전사를 분석했다. 예상과는 달리, NuA4 HAT의 subunit인 Yng2와 Eaf7이 소실되면, 유전자의 발현이 크게 증가했다. 그리고 NuA4의 catalytic subunit인 Esa1의 돌연변이체에서는 diamide에 의해 유도되는 유전자들의 발현이 증가하는 것을 확인했다. 이러한 작용들은 heat이나 salt에 의해 유도되는 유전자들에서도 관찰되었다. RNA시퀀싱을 통해 carbon source shift조건에서 Yng2가 소실되었을 때 약 1249개의 유전자에서 2배 이상 발현이 높아지는 것을 밝혀냈다. 이러한 작용이 일어나는 메커니즘을 알아내기 위한 연구가 더 필요하지만, 이 결과들을 통해 NuA4가 유전자의 발현을 조절할 때 네거티브한 역할을 한다는 내용을 제시하였다.