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The Polycomb protein Ezl1 mediates H3K9 and H3K27 methylation to repress transposable elements in Paramecium

Authors :
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
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)
Source :
Nature Communications, Vol 10, Iss 1, Pp 1-15 (2019), Nature Communications, Nature Communications, Nature Publishing Group, 2019, 10 (1), pp.2710. ⟨10.1038/s41467-019-10648-5⟩, Nature Communications, 2019, 10 (1), pp.2710. ⟨10.1038/s41467-019-10648-5⟩
Publication Year :
2019
Publisher :
Nature Portfolio, 2019.

Abstract

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.<br />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.

Details

Language :
English
ISSN :
20411723
Volume :
10
Issue :
1
Database :
OpenAIRE
Journal :
Nature Communications
Accession number :
edsair.doi.dedup.....991762f65549558bade2ab785ad02908
Full Text :
https://doi.org/10.1038/s41467-019-10648-5⟩