Highly conserved eukaryotic histones are polybasic proteins that package DNA into nucleosomes, a building block of chromatin, allowing extremely long DNA molecules to form compact and discrete chromosomes. The histone N-terminal tails that extend from the nucleosome core act as docking sites for many proteins through diverse posttranslational modifications, regulating various DNA transactions. In this report, we present evidence that the nucleosomes can positively regulate the enzymatic activity of Rad27, a major processing enzyme important for Okazaki fragment in eukaryotes. Individual histones, histone octamers, and nucleosomes are able to stimulate Rad27 in a manner dependent on the N-terminal tails of histones. Kinetic analyses suggest that an increase in catalytic efficiency of Rad27 was mainly due to increased affinity between DNA substrates and Rad27. The physical interaction in vivo between histones and Rad27 results in the enrichment of Rad27 in the vicinity of chromatin, increasing the availability of Rad27 for various DNA metabolisms. These results indicate that nucleosomes are not a mere structural component of chromatin, but an active regulator of DNA metabolisms that serves to ensure the efficient and faithful processing of structural intermediates arising during DNA transactions.
진핵생물에서 잘 보존되어있는 히스톤은 양전하를 띠는 단백질로 DNA와 결합하여 뉴클레오좀이라는 크로마틴의 기본 단위를 구성하고 DNA 분자를 염색체로 응축시킨다. 히스톤 N-말단은 뉴클레오좀 밖으로 뻗어 여러 인자들과 상호작용하고 단백질 번역 후 변형도 가해져 DNA대사에 영향을 준다. 본 연구는 뉴클레오좀이 진핵생물 오카자키 단편 처리의 핵심적인 인자인 Rad27을 활성화시킴을 밝혔다. 히스톤 각각은 물론 옥타머와 뉴클레오좀 모두 히스톤 N-말단에 의존적인 활성화 능력을 보였고, 이는 DNA 기질과 Rad27사이의 증가된 상호작용에 기인함을 확인하였다. 생체내에서 히스톤과 Rad27의 상호작용은 크로마틴 근처로 Rad27을 농축하여 다양한 DNA 대사에서 Rad27의 가용성을 증가시켰다. 본 결과는 뉴클레오좀이 구조적 역할은 물론 이상 구조를 가진 DNA를 효율적으로 처리하는데 직접 관여함을 보여준다.