The N-terminal regions of histone proteins (tails) are dynamic elements that protrude from the nucleosome and are involved in many aspects of chromatin organization. Their epigenetic role is well-established, and post-translational modifications (PTMs) present on these regions contribute to transcriptional regulation. While hydrogen/deuterium exchange mass spectrometry (HX-MS) is well-suited for the analysis of dynamic structures, it has seldom been employed to analyze histones due to the poor N-terminal coverage obtained using pepsin. Here, we test the applicability of a dual protease type XIII/pepsin digestion column to this class of proteins. We optimize online digestion conditions using the H4 monomer, and extend the method to the analysis of histones in monomeric states and nucleosome core particles (NCPs). We show that the dual protease column generates many short and overlapping N-terminal peptides. We evaluate our method by performing hydrogen exchange experiments of NCPs for different time points and present full coverage of the tails at excellent resolution. We further employ electron transfer dissociation and showcase an unprecedented degree of overlap across multiple peptides that is several fold higher than previously reported methods. The method we report here may be readily applied to the HX-MS investigation of histone dynamics and to the footprints of histone binding proteins on nucleosomes.

中文翻译：

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“XIII 型双蛋白酶/胃蛋白酶消化为 HX-MS 分析组蛋白尾部提供了卓越的分辨率和重叠”

组蛋白的 N 端区域（尾部）是从核小体突出的动态元件，参与染色质组织的许多方面。它们的表观遗传作用已经确立，这些区域上存在的翻译后修饰 (PTM) 有助于转录调控。虽然氢/氘交换质谱 (HX-MS) 非常适合分析动态结构，但由于使用胃蛋白酶获得的 N 端覆盖率较差，因此很少用于分析组蛋白。在这里，我们测试了双蛋白酶 XIII/胃蛋白酶消化柱对此类蛋白质的适用性。我们使用 H4 单体优化在线消化条件，并将该方法扩展到分析单体状态和核小体核心颗粒 (NCP) 的组蛋白。我们显示双蛋白酶列生成许多短且重叠的 N 端肽。我们通过在不同时间点进行 NCP 的氢交换实验来评估我们的方法，并以出色的分辨率呈现尾部的完全覆盖。我们进一步采用电子转移解离，并展示了多个肽之间前所未有的重叠程度，比以前报道的方法高几倍。我们在这里报告的方法可以很容易地应用于组蛋白动力学的 HX-MS 研究和组蛋白结合蛋白在核小体上的足迹。我们进一步采用电子转移解离，并展示了多个肽之间前所未有的重叠程度，比以前报道的方法高几倍。我们在这里报告的方法可以很容易地应用于组蛋白动力学的 HX-MS 研究和组蛋白结合蛋白在核小体上的足迹。我们进一步采用电子转移解离，并展示了多个肽之间前所未有的重叠程度，比以前报道的方法高几倍。我们在这里报告的方法可以很容易地应用于组蛋白动力学的 HX-MS 研究和组蛋白结合蛋白在核小体上的足迹。