Abstract Background Liquid–liquid phase separation (LLPS) is an important organizing principle for biomolecular condensation and chromosome compartmentalization. However, while many proteins have been reported to undergo LLPS, quantitative and global analysis of chromatin LLPS property remains absent. Results Here, by combing chromatin associated protein pull-down, quantitative proteomics and 1,6-hexanediol treatment, we developed Hi-MS and defined anti-1,6-HD index of chromatin-associated proteins (AICAP) to quantitative measurement of LLPS property of chromatin-associated proteins in their endogenous state and physiological abundance. The AICAP values were verified by previously reported experiments and were reproducible across different MS platforms. Moreover, the AICAP values were highly correlate with protein functions. Proteins act in active/regulatory biological process often exhibit low AICAP values, while proteins act in structural and repressed biological process often exhibit high AICAP values. We further revealed that chromatin organization changes more in compartment A than B, and the changes in chromatin organization at various levels, including compartments, TADs and loops are highly correlated to the LLPS properties of their neighbor nuclear condensates. Conclusions Our work provided the first global quantitative measurement of LLPS properties of chromatin-associated proteins and higher-order chromatin structure, and demonstrate that the active/regulatory chromatin components, both protein (trans) and DNA (cis), exhibit more hydrophobicity-dependent LLPS properties than the repressed/structural chromatin components.

Abstract Non-photochemical quenching (NPQ) plays an important role for phototrophs in decreasing photo-oxidative damage. qH is a sustained component of NPQ and depends on the plastid lipocalin (LCNP). A thylakoid membrane-anchored protein SUPPRESSOR OF QUENCHING1 (SOQ1) prevents qH formation by inhibiting LCNP. SOQ1 suppresses qH with its lumen-located C-terminal Trx-like and NHL domains. Here we report crystal structures and biochemical characterization of SOQ1 lumenal domains. Our results show that the Trx-like and NHL domains are stably associated, with the potential redox-active motif located at their interface. Residue E859 essential for SOQ1 function is pivotal for mediating the inter-domain interaction. Moreover, the C-terminal region of SOQ1 forms an independent β-stranded domain, which possibly interacts with the Trx-like domain through disulfide exchange. Furthermore, SOQ1 is susceptible to cleavage at the loops connecting the neighboring domains both in vitro and in vivo , which could be a regulatory process for its suppression function of qH.

Abstract Over the past decade, great progress in sequencing technologies and computational biology has revealed that the majority of the mammalian genome considered to be noncoding is rich in functional elements able to produce proteins. Many RNA molecules, mis-annotated as noncoding, actually harbor small open reading frames that are predicted to code for proteins. Some of those proteins have been verified to play critical roles in multiple biological processes. The lipid droplet (LD) is a unique cellular organelle, conserved from bacteria to humans, and is closely associated with cellular lipid metabolism and metabolic disorders. No noncoding RNA-coded proteins have been identified on LDs. Here, for the first time, we searched the organelle for their presence. After the enrichment of small proteins of LDs isolated from myoblasts, we used mass spectrometry coupled with our lab made protein database to identify LD-associated noncoding RNA-encoded proteins (LDANPs). A total of 15 new proteins were identified. One of them was studied further and termed LDANP1. LDANP1 was localized on LDs by imaging, cell fractionation, and immunogold labeling. Like LD resident proteins, LDANP1 was degraded by the proteasome. Using the CRISPR/Cas9-mediated genome editing technique, the endogenous expression of LDANP1 was validated. The stable expression of LDANP1 suppressed the accumulation of triacylglycerol in oleic acid treated myoblasts and inhibited the rescue of palmitate-inhibited insulin sensitivity by oleic acid. In summary, we report for the first time that translatable, nominally noncoding RNA-derived proteins, which are new and cannot be identified using current research methods, were associated with LDs and that among these, LDANP1 modulated lipid metabolism and insulin sensitivity. The discovery of noncoding RNA-encoded proteins on LDs paves a new way for the research of LDs and lipid metabolism.