Dot1 (disruptor of telomeric silencing-1, DOT1L in human) is the only enzyme required to histone H3 lysine 79 methylation (H3K79me), and evolutionarily conserved in most eukaryotes. Although Dot1p is well-known to participate in the regulation of gene silencing near telomeres via H3 K79 methylation in Saccharomyces cerevisiae, it is unclear the reason why H3 K79 methylation is highly distributed in most euchromatic genes, and the role and molecular mechanism of Dot1p in euchromatin. Here I show that Dot1p regulate chromatin accessibility via histone exchange without methyltransferase activity in yeast. Dot1p preferentially binds euchromatin region that is demarcated by histone H4 Lysine 16 acetylation (H4K16ac) which encodes open chromatin structure. I find that a novel function of Dot1p independent of histone methylation is required for cryptic transcriptions within transcribed regions in mutants of Set2-Rpd3S pathway genes. Also, Dot1p increases histone exchange in transcribed regions. Indeed, Dot1p is able to assemble core histones and nucleosome, and facilitates ATP-dependent chromatin remodeling activity through its nucleosome binding domain in vitro. Global analysis indicates that Dot1p appears to be particularly important in histone exchange and chromatin accessibility on the transcribed regions of long genes. Together with H3K79me activity of Dot1p, my study proposes Dot1p contributes to the regulation of transcription in euchromatin via chromatin accessibility regulation mechanism.
히스톤 메틸화효소 Dot1(Disruptor of Telomeric silencing-1)은 히스톤 H3 라이신 79번을 메틸화하는 유일한 효소로서 진화적으로 진핵생물체에 대부분 보존되어있다. 효모에서 Dot1p은 H3 K79 메틸레이션을 통해 텔로미어 주변부의 유전자 비활성화 조절 과정에 참여한다고 알려져 왔으나 왜 진정염색질 유전자 대부분에 H3 K79 메틸화가 높게 분포 하는지, 그 역할과 기전은 무엇인지에 대해서 아직 뚜렷하게 알려진 바가 없었다. 본 연구는 진정염색질에서 Dot1p이 메틸화 기능과 상관 없이 유전체 접근성을 조절한다는 사실을 밝혀냈다. Dot1p은 열린 염색질을 만드는 히스톤 코드인 H4 K16 아세틸화를 통해 진정염색질 유전자에 접근하게되며 SET2 유전자가 제거 된 돌연변이에서 주로 관찰되는 비정상적 임의의 전사를 촉진한다. Dot1p의 전사촉진은 기존에 알려진 Dot1p 자체의 메틸화효소 작용과 무관하고 Dot1p의 뉴클레오좀 결합 도메인을 통해 히스톤 팔량체를 뉴클레오좀으로 조립하는 샤페론 기능과 그 결과 염색질 개조효소의 작용을 촉진시키는 새로운 작용 기전을 확인했다. 이러한 결과를 종합할 때 Dot1p은 유전체 접근성 조절 기작에 참여하여 진정염색질에서 전사의 안정적 조절에 기여한다는 것을 암시한다.
