基于CRISPR/Cas9系统的特异性靶向能力以及APEX2系统的邻近标记能力,该研究首先开发了一种能够鉴定特定基因组位点附近蛋白质组的技术,并使用该技术鉴定到了能特异性地定位于旁着丝粒异染色质区域的锌指蛋白ZNF512和ZNF512B。基于导入了外源性256×LacO序列的报告细胞系,作者发现,当把锌指蛋白ZNF512和ZNF512B靶向到256×LacO序列上时,能在该重复序列上从头建立H3K9me3修饰和异染色质形态。在内源性的旁着丝粒区域,ZNF512和ZNF512B也能够招募SUV39H家族蛋白,并起始H3K9甲基化修饰的从头建立。这是因为ZNF512和ZNF512B具有与SUV39H家族蛋白直接相互作用的能力。
ZNF512和ZNF512B都有三个在脊椎动物中高度保守的锌指结构域,且其中负责与DNA发生碱基特异性识别的指纹氨基酸残基完全相同,这意味着每一个锌指能够结合DNA上相同的三个碱基(被预测和证实为TTC)。然而,无论是小鼠还是人的旁着丝粒区域都不存在由连续三个TTC构成的TTCTTCTTC序列,但不同物种的ZNF512和ZNF512B却能跨物种定位于不同物种来源的细胞的旁着丝粒区域,且该定位依赖于这些锌指结构域的指纹氨基酸残基。那么保守的DNA结合蛋白是如何识别不保守的靶DNA序列呢?
不同于将多个锌指结构域连续排布的经典锌指蛋白,ZNF512和ZNF512B的锌指结构域之间具有较长的连接序列,这暗示着它们可能结合不连续的TTC序列。为了验证这一假设,作者将锌指间较长的连接序列进行突变,将原本分离的锌指结构域排布成经典锌指蛋白样的连续锌指结构域模式,并发现此类突变后的蛋白质失去了异染色质定位能力,从而证实了ZNF512和ZNF512B在旁着丝粒异染色质上的定位依赖于其锌指结构域间较长的连接序列。