H3.3可区分富含GC的编码区和亚端粒区域，且是恶性疟原虫致病基因的潜在标记

  摘要：

  组蛋白，通过包装DNA成为染色质，是真核生物的基石。染色质的基本结构由四个典型组蛋白构成(H2A、H2B、H3和H4)，而组蛋白的变体更常用于改变特定的染色质区域的属性。组蛋白H3的变体——H3.3，被发现具有跨物种多样化的模式和功能，但在原生生物缺乏研究。本文首次对导致疟疾的恶性疟原虫的H3.3进行全基因组分析，揭示了一个复杂的寄生虫特异性。相比其他的组蛋白变体，PfH3.3主要区分常染色质的编码和亚端粒重复序列。这些区域稳定的PfH3.3存在率很大程度上与转录活动无关，主要依赖于DNA的GC含量。重要的是，PfH3.3专门标志着一个活跃的启动子区域，是活跃的抗原变异(var)基因，从而可能导致免疫逃避。数据表明PfH3.3，连同其他的组蛋白变体，标志恶性疟原虫基因组不同功能域，并为这个致命病原体提供关键的生存策略。

  研究结果：

  1、PfH3.3主要位于GC富集的常染色质的编码序列和亚端粒重复区域

  组蛋白PfH3及变体PfH3.3编码136个氨基酸的蛋白质，很难单独用抗体研究。因而，设计了一个只由内源性启动子表达控制的pfH3.3-Ty1。用chip-seq研究PfH3.3的全基因组定位。

  图1：红细胞发育不同阶段的PfH3.3的ChIP-seq数据。

  ChIP-seq比值显示整个1号染色体（上图）或两个更小的部分（下图）中，内源性pfH3.3-Ty1比H3core（抗体捕获组蛋白pfh3和pfh3.3）的相对丰度。

  红色箭头指示各个基因的方向。

  阶段：ER：early rings，LR：late rings，T：滋养体，S分裂体。

  pfH3.3主要富集在常染色质的编码序列，和异染色质的GC富集区域。PfH3.3在常染色质的基因间区有动态变化。

  2、PfH3.3通过GC含量区分恶性疟原虫基因组和外源性DNA序列

  A、密度图描绘与GC含量有关的PfH3.3水平（分裂体数据）。

  IG：基因间区、CS：编码区、Sub.rep：端粒重复序列区。

  GC含量低的基因间区，PfH3.3覆盖度也低。编码区，PfH3.3覆盖度和GC含量的相关性为0.47。

  B、ChIP-seq比值围绕PfH3.3-Ty1质粒序列和附近两个基因序列。（灰色区域是不唯一存在于恶性疟原虫的序列，未分析。）

  C、散点图描绘GC含量及PfH3.3水平。ER：early rings，LR：late rings，T：滋养体，S分裂体。

  3、PfH3.3主要在滋养体时期动态占据基因间区。

  热图是3800个基因的mRNA相对丰度及上游、编码区、下游区域的PfH3.3的丰度。K-means聚类，鉴定得到8组共表达基因。

  滋养体阶段基因间区的PfH3.3的丰度相对较高，且不依赖于转录动力学。

  4、PfH3.3标志var基因的活性启动子

  恶性疟原虫在人类血液中持续存在，主要取决于var基因家族

  A、RNA-seq和chip-seq比值图显示PfH3.3富集在var2CSA位点。数据源于var2CSA-selected寄生虫及未经选择的寄生虫。黑色箭头表示B中所用引物的近似位置。

  B、条形图显示H3K9ac (常染色质标志) 、H3K9me3(异染色质标志) 、PfH3.3、PfH2A.Z的ChIP-qPCR数据。CSAselected (red)、BSD-selected (grey) 。

  参考文献：

  H3.3 demarcates GC-rich coding and subtelomeric regions and serves as potential memory mark for virulence gene expression in Plasmodium falciparum.

  SCIENTIFIC REPORT.  2016， IF=5.228