Adeline Humbert, Daniel Holoch, Andrea Frapporti, Linda Sperling, Sandra Duharcourt, Evangelia Eleftheriou, Olivier Arnaiz, Takayuki Kawaguchi, Damarys Loew, Caridad Miró Pina, Karine Guitot, Raphaël Margueron, Bérangère Lombard, Institut de Biologie Intégrative de la Cellule (I2BC), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Département Biologie des Génomes (DBG), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Réarrangements programmés du génome (MICMAC), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Biologie Intégrative de la Cellule (I2BC), Frapporti, Andrea [0000-0002-4973-596X], Miró Pina, Caridad [0000-0001-5654-8073], Arnaiz, Olivier [0000-0002-9626-1015], Holoch, Daniel [0000-0001-6399-0230], Kawaguchi, Takayuki [0000-0001-6688-3879], Loew, Damarys [0000-0002-9111-8842], Sperling, Linda [0000-0002-7772-4774], Guitot, Karine [0000-0002-1866-1208], Duharcourt, Sandra [0000-0002-8913-8799], Apollo - University of Cambridge Repository, Margueron, Raphaël, Institut Jacques Monod (IJM (UMR_7592)), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris Cité (UPCité), University of Cambridge [UK] (CAM), Génétique et Biologie du Développement, Institut Curie [Paris]-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire de Spectrométrie de Masse Protéomique, Institut Curie [Paris], Laboratoire des biomolécules (LBM UMR 7203), Chimie Moléculaire de Paris Centre (FR 2769), École normale supérieure - Paris (ENS-PSL), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Paris - Chimie ParisTech-PSL (ENSCP), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Ecole Superieure de Physique et de Chimie Industrielles de la Ville de Paris (ESPCI Paris), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École normale supérieure - Paris (ENS-PSL), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Département de Chimie - ENS Paris, and Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
In animals and plants, the H3K9me3 and H3K27me3 chromatin silencing marks are deposited by different protein machineries. H3K9me3 is catalyzed by the SET-domain SU(VAR)3–9 enzymes, while H3K27me3 is catalyzed by the SET-domain Enhancer-of-zeste enzymes, which are the catalytic subunits of Polycomb Repressive Complex 2 (PRC2). Here, we show that the Enhancer-of-zeste-like protein Ezl1 from the unicellular eukaryote Paramecium tetraurelia, which exhibits significant sequence and structural similarities with human EZH2, catalyzes methylation of histone H3 in vitro and in vivo with an apparent specificity toward K9 and K27. We find that H3K9me3 and H3K27me3 co-occur at multiple families of transposable elements in an Ezl1-dependent manner. We demonstrate that loss of these histone marks results in global transcriptional hyperactivation of transposable elements with modest effects on protein-coding gene expression. Our study suggests that although often considered functionally distinct, H3K9me3 and H3K27me3 may share a common evolutionary history as well as a common ancestral role in silencing transposable elements., H3K9me3 and H3K27me3 chromatin silencing marks are usually deposited by different SET-domain proteins. Here the authors show that the Enhancer-of-zeste-like protein Ezl1, from the unicellular eukaryote Paramecium tetraurelia, catalyzes methylation of histone H3 in vitro and in vivo with an apparent specificity toward K9 and K27, and controls the repression of transposable elements.