非经典PRC1亚基RYBP/YAF2通过相分离促进H2AK119ub沉积

多梳抑制复合物（PRCs）在果蝇及哺乳动物中均保守存在，主要发挥抑制基因表达的功能。PRCs主要分为PRC1和PRC2两个复合物。PRC1复合物主要催化组蛋白H2A第119位赖氨酸单泛素化修饰（H2AK119ub），而PRC2复合物主要催化组蛋白H3第27位赖氨酸三甲基化修饰（H3K27me3）。PRC1根据其组成亚基不同分为含有CBXs的经典PRC1（cPRC1），以及含有RYBP或其旁系同源蛋白YAF2的变体PRC1（vPRC1）。cPRC1复合物能够形成凝聚物并压缩染色质，但催化组蛋白H2AK119ub修饰能力较弱；而vPRC1主要发挥催化组蛋白H2AK119ub修饰的功能。目前有多篇文章报导揭示了cPRC1复合物亚基调节凝聚物或相分离的形成，但vPRC1复合物的亚基是否参与形成凝聚物，以及是否通过相分离方式调控组蛋白H2AK119ub修饰仍不清楚。

近日，Science China Life Sciences在线发表广州国家实验室姚红杰研究员团队题为“Variant PRC1 subunit RYBP/YAF2 forms condensate with RING1B and promotes H2AK119ub deposition”的Letter to the editor文章，揭示vPRC1复合物亚基RYBP与YAF2通过相分离进而调控组蛋白H2AK119ub修饰的沉积。

内在无序区域（IDR）是蛋白发生相分离的驱动力之一。研究人员首先发现RYBP与YAF2均包含较大比例的IDR，暗示RYBP与YAF2蛋白可能具有发生相分离的特性。免疫荧光染色揭示内源的RYBP与YAF2蛋白呈现斑点状，而在具有干扰疏水作用能力的1,6-己二醇（1,6-HD）处理后，细胞核内的RYBP与YAF2信号变得弥散，表明RYBP与YAF2在细胞核内能够发生相分离。然而，研究人员发现在细胞内过表达RYBP或YAF2并未形成明显的凝聚物，而PRC1的核心亚基E3泛素连接酶RING1B能够与RYBP或YAF2共同形成动态的凝聚物。体外实验进一步揭示了RING1B增加了RYBP与YAF2蛋白形成凝聚物的比例。以上结果表明vPRC1复合物亚基RYBP和YAF2能够与RING1B共同形成凝聚物。

图1. RYBP和YAF2能够与RING1B共同形成凝聚物。

接着，研究人员进一步探索了RYBP与YAF2的相分离能力是否影响PRC1催化组蛋白H2AK119ub修饰的能力。研究人员运用“optoDroplets”技术（“optoDroplets”是一种能够通过光照调控蛋白发生相分离的系统，它将目的蛋白与拟南芥中光敏蛋白隐花色素2（CRY2）进行融合表达，从而使目的蛋白能够在蓝光照射下发生聚集），发现组蛋白H2AK119ub修饰水平在RYBP和YAF2形成凝聚物的区域显著增加，表明RYBP和YAF2的相分离能够促进组蛋白H2AK119ub修饰的沉积。

图2. RYBP和YAF2的相分离促进组蛋白H2AK119ub修饰的沉积。

综上，该研究揭示了vPRC1复合物亚基RYBP与YAF2能够与RING1B共同形成凝聚物，并促进组蛋白H2AK119ub修饰的沉积。RYBP与YAF2可能通过相分离增加局部区域的vPRC1蛋白浓度，形成“反应室”，从而提高催化组蛋白H2AK119ub修饰的效率。未来需要进一步探索vPRC1与cPRC1的相分离是否存在叠加效果，从而增强PRC1复合物对基因表达的抑制作用。该研究丰富了人们对vPRC1复合物亚基通过相分离催化组蛋白H2AK119ub修饰的认知，加强了生物物理与表观遗传修饰的关联调控在基因表达调控中的联系。

中国科学院广州生物医药与健康研究院博士研究生刘妍江为该文第一作者，广州国家实验室姚红杰研究员为通讯作者。