To date, the non-proteolytic roles of the proteasome have been mainly investigated in euchromatin; their ef-fects on heterochromatin are largely unknown. Here, using fission yeast as a model, I randomly mutagenized the subunits of the 19S proteasome subcomplex, and sought to uncover a direct role of the proteasome in het-erochromatin regulation. I identified a non-proteolytic allele, rpt4-1. Experiments performed using rpt4-1 cells revealed that the proteasome is involved in the regulation of heterochromatin spreading to prevent its uncon-trolled invasion into neighboring euchromatin regions. Intriguingly, the phenotype of the non-proteolytic rpt4-1 mutant resembled that of epe1Δ cells, which lack the Epe1 protein that counteracts heterochromatin spreading. Further analysis revealed Mst2, another factor that antagonizes heterochromatin spreading, may function re-dundantly with Rpt4. These observations suggest that the 19S proteasome may be involved in modulating the activities of Epe1 and Mst2. Furthermore, I also observed a distinct pathway that regulates subtelomere silenc-ing and facultative heterochromatin formation through the Paf1 complex subunit, Leo1. My comparison of the two pathways revealed a new group of heterochromatin domains that are regulated exclusively by the pro-teasome pathway. In conclusion, my findings indicate that the proteasome appears to have a heterochromatin-regulating function that is independent of its canonical function in proteolysis.
프로테오좀은 유비퀴틴 체인을 인지해 단백질을분해하는 기능을 가진 단백질 복합체로 잘 알려져 있다. 하지만 프로테오좀이 단백질 분해기능 외 다른 기능, 즉 비분해 기능을 가지고 있다는 사실이 근래에 확인되고 있다. 하지만 프로테오좀의 비분해 기능에 대한 연구는 주로 진정염색질에 집중되어 있으며 프로테오좀이 이질염색질에 관여하는 비분해 기능이 있는지에 대한 연구는 이루어지지 않았다. 본 연구는 분열형 효모를 이용해 이질염색질에 프로테오좀의 비분해 기능이 관여하는지를 밝히고자 했으며 이를 위해 19S 프로테오좀의 소단위체에 무작위 유전자 변형을 가했으며. 이를 통해 비분해기능에만 문제가 생기는 돌연변이 rpt4-1를 획득했으며 프로테오좀이 이질염색체가 진정염색질로 침범하는 현상 (이질염색체 퍼짐현상)을 저해한다는 것을 밝혀냈다. rpt4-1 돌연변이는 흥미롭게도 epe1Δ 돌연변이와 흡사한 표현형을 보였다. 추가 분석을 통해 이질염색체 퍼짐현상을 저해하는 Mst2 단백질 또한 Rpt4 단백질과 중복된 기능을 가지고 있을 가능성을 확인했다. 이와 같은 관찰결과는 19S 프로테오좀이 Epe1과 Mst2단백질들의 효소활성을 조절할 가능성을 제시한다. 또한, 19S 프로테오좀이 동원체 이질염색체 뿐만 아니라 텔로미어 주변 유전자 침묵현상과 조건적 이질염색체 생성에도 관여한다는 사실을 확인했으며 이 과정에서 PAF컴플렉스 소단위체인 Leo1이 프로테오좀과 별개의 경로로 이질염색체 조절에 관여한다는 사실을 확인했다. 추가적으로, 기존에 보고되지 않았던 조건적 이질염색체 도메인을 발견했다. 본 연구를 통해 이질염색체에 관여하는 프로테오좀의 새로운 비분해 기능을 밝혔으며, 이를 통해 모든 세포에서 활동하는 프로테오좀의 근본적인 특성을 이해하는데 큰 도움이 될 것으로 생각한다.
