Biallelic mutations in ZBTB24, a POZ/BTB domain containing zinc finger protein, are known to cause human immunodeficiency-centromere instability- facial anomalies (ICF) syndrome with defect in centromeric/pericentromeric heterochromatin. However, it remains unexplored how ZBTB24 could regulate centromeric/pericentromeric heterochromatin formation. Here using ChIP-seq, we first observed the enriched DNA binding of ZBTB24 in the vicinity of centromere. Loss-of-function experiments further demonstrated the essential role of ZBTB24 on centromeric/pericentromeric heterochromatic formation. Moreover, via genome-wide analysis of proteins interacted with ZBTB24, in addition to several known heterochromatin regulators, we identified TRIM28, which has been established as a scaffold protein in regulating facultative heterochromatin. Importantly, we could validate functional relevance of the interaction between these two proteins and demonstrate their synergistic effect on regulating centromeric/pericentromeric heterochromatin. Overall, our study represented a direct investigation of centromeric/pericentromeric heterochromatin regulation in human. We, for the first time unambiguously established a zinc-finger protein as an important regulator of human centromeric/pericentromeric heterochromatin. Our results provided the first mechanistic insight into ZBTB24-mediated heterochromatin regulation and extended the function of TRIM28 to the regulation of constitutive heterochromatin.
Biallelische Mutationen im Gen ZBTB24, ein die POZ/BTB Domäne enthaltendes Zinkfinger Protein, sind bekannt dafür, im Mensch das 'immunodeficiency- centromere instability-facial anomalies' (ICF) Syndrom zu verursachen, mit Defekten im zentromeren/ perizentromeren Heterochromatin. Dennoch ist bis heute unbekannt, wie ZBTB24 die zentromere/ perizentromere Heterochromatinbildung reguliert. Unter Verwendung der ChIP-seq Methode (Chromatin-Immunopräzipitation gefolgt von Sequenzierung) haben wir zuerst die bevorzugte DNA Bindung von ZBTB24 in der Nähe der Zentromere beobachtet. Loss- of-function Experimente zeigten anschließend die essenzielle Rolle von ZBTB24 für die zentromere/ perizentromere Heterochromatinbildung. Durch die genomweite Analyse der mit ZBTB24 interagierenden Proteine identifizierten wir, neben mehreren bekannten Heterochromatinregulatoren, das Gen TRIM28, dessen Preotein sich als Gerüstprotein für die Regulation von fakultativem Heterochromatin erwiesen hat. Insbesondere konnten wir die funktionelle Relevanz der Interaktion dieser beiden Proteine zeigen, wie auch deren synergistischen Effekt für die zentromere/ perizentromere Heterochromatinbildung. Zusammengefasst untersucht unsere Studie unmittelbar die zentromere/ perizentromere Heterochromatinregulation im Mensch. Wir haben als erste ein Zinkfingerprotein als wichtigen Regulator der menschlichen zentromeren/ perizentromeren Heterochromatinbilgdung eindeutig identifiziert. Unsere Ergebnisse bieten die ersten mechanistischen Einblicke in die ZBTB24 bedingte Heterochromatinregulation and erweitert die Funktion von TRIM28 um die Regulation des konstitutiven Heterochromatins.
