The histone H3.1 variant regulated TONSOKU-mediated DNA repair during replication

文章陈述的出发点：
动物中DNA复制时起始的DSB，通过同源重组修复，机制是TONSL识别H4K20me0，在复制后set8 催化H4K20me1，抑制了TONSL结合在染色质上，介导同源重组的DNA repair。但是植物TONSL没有识别H4K20的结构域或者植物种没有H4K20修饰？那么植物中怎么介导DNA复制时复制叉处的DNA repair?

  本文章回答了TONSOKU(TSK/TONSL)在为什么偏好H3.1而不是H3.3
  本文章回答了为什么植物需要H3.1K27me1甲基转移酶，而动物中没有。由于动物中有H4K20me，植物中没有。而DNA复制发生的同源重组修饰在不同物种之间是保守的。

背景：

chromatin replication

Tonsoku-like: initiating homologous recombination (HR): when replication forks encounter double-stranded DNA breaks(DSBs).
TONSL is recruited to chromatin via its ankyrin repeat domain (ARD), which specifically interacts with unmethylated histone H4 Lys20 (H4K20me0)
Post-replicative maturation of chromatin is accomplished via SET8/PR-Set7/SETD8 (H4K20me1) and thus prevents TONSL from binding chromatin and initiating HR-based DNA repair outside of DNA replication and the G2 phase of the cell cycle.
Comparative analysis shows that plants contain a TONSL ortholog (TSK/BRUSHY1/MGOUN3) (7, 8, 13) but lack SET8. In addition, the ARD of TONSL in animals is not conserved in TSK orthologs. indicating that post-replicative chromatinmaturationinplant is unlikely to depend on the methylated state of H4 Lys. TSK might interact with histones in plants through a different domain.猜测结合histone的tail.
实验发现：
一、TPRtsk偏向结合H3.1
• 体外结合实验，TPRtsk和不同的组蛋白的尾巴。发现结合更强with H3.1相对于H3.3.
• 用核小体也观察到与H3.1结合更强。
• H3.1和H3.3的31和41aa不同，发现把31aa突变，结合变弱，说明是H3.1 Ala31对H3.1特异结合TPRtsk是重大的。
• 动物里，TPR结构域也偏好结合H3.1
二、TPRtsk在不同H3.1的N端lysine 残基下结合H3.1的能力。
• K4,K9,K27,K36甲基化增多，都影响了TPRtsk结合H3.1的能力，说明TPRtsk偏向结合新合成的H3.1
三、TPRtsk怎样区分H3.1和H3.3的机制？
• 解析了TPRTSK-H3.1(1-45)的晶体结构在3.17A支持了TSK偏好结合复制依赖的H3.1变体。
四、猜测寻找植物中可能调节的因子，猜测的机制与model
在植物中，DNA复制时，ATXR5/ATXR6通过特异性催化H3.1K27me1维持基因组稳定性。ATXR5/6 double mutant,导致H3.1K27me1丢失，异染色质扩增，转座元件去抑制，异染色质结构被破坏。取决于DNA repair.—–猜测ATXR5/6扮演set8通过H4K20me1调节H3.1K27me1维护DNA repair.
• To assess whether H3.1K27me1 suppresses HR activity in plants，通过HR reporter系统colorimetric GUS转基因，验证了atxr5/6 mutant活性比野生型更强，但是atxr5/6 tsk没有比野生型强。说明H3.1K27me1抑制了HR活性。
• 那么其它的HR介导的DNA修复呢？mutant其它的non-HEJ or HR对Heterochromatin amplification没有很大的影响。