Liquid-liquid phase separation (LLPS) of proteins and nucleic acids has emerged as an important phenomenon in membraneless intracellular organization. We demonstrate that the linker histone H1 condenses into liquid-like droplets in the nuclei of HeLa cells. The droplets, observed during the interphase of the cell cycle, are colocalized with DNA-dense regions indicative of heterochromatin. In vitro, H1 readily undergoes LLPS with both DNA and nucleosomes of varying lengths but does not phase separate in the absence of DNA. The nucleosome core particle maintains its structural integrity inside the droplets, as demonstrated by FRET. Unexpectedly, H2A also forms droplets in the presence of DNA and nucleosomes in vitro, whereas the other core histones precipitate. The phase diagram of H1 with nucleosomes is invariant to the nucleosome length at physiological salt concentration, indicating that H1 is capable of partitioning large segments of DNA into liquid-like droplets. Of the proteins tested (H1, core histones, and the heterochromatin protein HP1α), this property is unique to H1. In addition, free nucleotides promote droplet formation of H1 nucleosome in a nucleotide-dependent manner, with droplet formation being most favorable with ATP. Although LLPS of HP1α is known to contribute to the organization of heterochromatin, our results indicate that H1 also plays a role. Based on our study, we propose that H1 and DNA act as scaffolds for phase-separated heterochromatin domains.

中文翻译：

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细胞中组蛋白的液-液相分离：在染色质组织中的作用

蛋白质和核酸的液-液相分离 (LLPS) 已成为无膜细胞内组织中的重要现象。我们证明接头组蛋白 H1 在 HeLa 细胞的细胞核中凝结成液体状液滴。在细胞周期的中间阶段观察到的液滴与指示异染色质的 DNA 密集区域共定位。在体外，H1 很容易与不同长度的 DNA 和核小体进行 LLPS，但在没有 DNA 的情况下不会发生相分离。如 FRET 所证明的，核小体核心颗粒在液滴内保持其结构完整性。出乎意料的是，在体外 DNA 和核小体存在的情况下，H2A 也会形成液滴，而其他核心组蛋白会沉淀。H1 与核小体的相图在生理盐浓度下对核小体长度是不变的，表明 H1 能够将大片段 DNA 分配成液体状液滴。在测试的蛋白质（H1、核心组蛋白和异染色质蛋白 HP1α）中，这种特性是 H1 独有的。此外，游离核苷酸以核苷酸依赖性方式促进 H1 核小体的液滴形成，其中液滴形成最有利于 ATP。尽管已知 HP1α 的 LLPS 有助于异染色质的组织，但我们的结果表明 H1 也起作用。基于我们的研究，我们建议 H1 和 DNA 作为相分离异染色质域的支架。在测试的蛋白质（H1、核心组蛋白和异染色质蛋白 HP1α）中，这种特性是 H1 独有的。此外，游离核苷酸以核苷酸依赖性方式促进 H1 核小体的液滴形成，其中液滴形成最有利于 ATP。尽管已知 HP1α 的 LLPS 有助于异染色质的组织，但我们的结果表明 H1 也起作用。基于我们的研究，我们建议 H1 和 DNA 作为相分离异染色质域的支架。在测试的蛋白质（H1、核心组蛋白和异染色质蛋白 HP1α）中，这种特性是 H1 独有的。此外，游离核苷酸以核苷酸依赖性方式促进 H1 核小体的液滴形成，其中液滴形成最有利于 ATP。尽管已知 HP1α 的 LLPS 有助于异染色质的组织，但我们的结果表明 H1 也起作用。基于我们的研究，我们建议 H1 和 DNA 作为相分离异染色质域的支架。尽管已知 HP1α 的 LLPS 有助于异染色质的组织，但我们的结果表明 H1 也起作用。基于我们的研究，我们建议 H1 和 DNA 作为相分离异染色质域的支架。尽管已知 HP1α 的 LLPS 有助于异染色质的组织，但我们的结果表明 H1 也起作用。基于我们的研究，我们建议 H1 和 DNA 作为相分离异染色质域的支架。