MacroH2A1 is a histone variant that has been previously known to be enriched in the inactive X chromosome of female mammals. This histone variant is closely associated with the repressed regions of chromosomes. In this study, the deposition patterns of macroH2A1 at a number of different genomic loci located in X chromosome and autosomes were analyzed. MacroH2A1 is preferentially deposited at methylated CpG-rich regions located close to promoters. The macroH2A1 deposition patterns at the methylated CpG islands of several imprinted domains, including the Imprinting Control Regions (ICRs) of Xist, Peg3, H19/Igf2, Gtl2/Dlk1, and Gnas domains, show consistent allele-specificity towards inactive, methylated alleles. The macroH2A1 deposition levels at the ICRs and other Differentially Methylated Regions (DMRs) of these domains are also either higher or comparable to those observed at the inactive X chromosome of female mammals. The results indicate that, besides DNA methylation, macroH2A1 is another epigenetic component in the chromatin of ICRs displaying differential association with two parental alleles.
The potential roles of macroH2A1 in genomic imprinting were investigated by lowering the cellular levels of the macroH2A1 protein using siRNA technique. The expression levels of a subset of genes, including Peg3 and Usp29 of the Peg3 domain, and Nesp of the Gnas domain were changed in macroH2A1 knockdown Neuro2A cells. The expressions of these genes were further down-regulated, but not up-regulated, in response to reduced protein levels of the potential repressor macroH2A1. This down-regulation was not accompanied with changes in the DNA methylation status of these domains. This suggests that macroH2A1 may not function as a dominant transcriptional repressor for most imprinted genes, but that macroH2A1 may participate in the heterochromatin formation of imprinted domains with functions yet to be discovered.
MacroH2A1는 histone H2A의 variant 중 하나로 유전자 전사를 억제하는 데 관여하는 것으로 알려져 있다. 이 논문에서는, macroH2A1이 X 염색체와 상동염색체에 위치하고 있는 여러 유전자에 분포하고 있는 양상을 알아보았다. MacroH2A1는 promoter 근처의 메틸화된 CpG-rich 부위에 분포하고 있다. 여러 각인 유전자의 각인 현상 조절 부위에서의 macroH2A1의 분포 양상은 불활성화된 대립유전자의 메틸화된 위치에 특이적으로 분포되어 있다. 각인 유전자의 각인 조절부위와 차별 메틸화된 부위의 macroH2A1의 분포 정도는 암컷 포유류의 불활성 X 염색체에 분포하고 있는 정도보다 높거나 비슷했다. 이 결과는 DNA 메틸화 이외에 macroH2A1이 후유전적 유전자 발현 조절에 관여하는 구성요소라는 것을 나타낸다.
siRNA 기술을 이용하여 세포 내의 macroH2A1 단백질의 농도를 낮추어 macroH2A1이 유전자 각인현상에 어떤 영향을 주는 지 조사하였다. MacroH2A1 단백질의 농도가 낮은 Neuro2A 세포주에서 Peg3, Usp29, Nesp를 포함한 유전자의 발현이 낮아졌다. 이런 낮아진 유전자 발현은 DNA 메틸화 변화를 동반하지 않았다. 이는 macroH2A1이 대부분의 각인 유전자의 전사 주요한 억제자로서 역할을 하지 않을 수 있고 알려지지 않은 다른 기능을 가지고 heterochromatin 형성에 참여할 수 있다는 것을 의미한다.
