Nature子刊：熱點蛋白解決表觀遺傳爭議
日期：2012-10-08 07:49:59
近二十年來，科學家開始逐漸認識到DNA中的遺傳密碼只代表了生命藍圖中的一部分信息。遺傳信息還來自于DNA結構上的特殊化學標簽模式，這些表觀遺傳學標簽決定了DNA包裝的緊密程度以及特定基因的開關。
隨著越來越多的表觀遺傳學標簽被發現，研究人員開始好奇這些表觀遺傳學標簽之間是否存在著某種聯系。日前北卡羅來納州大學醫學院進行了一項研究，首次在人體兩種最基本的表觀遺傳學標簽之間建立了聯系，這兩種基礎表觀遺傳學標簽就是組蛋白修飾和DNA甲基化。該文章將于九月三十日發表在Nature Structural & Molecular Biology雜志上。
這項研究顯示，有一種被稱為UHRF1的蛋白參與了表觀遺傳學標簽的維持。UHRF1是一種重要的表觀遺傳學調控因子，在確保DNA甲基化正確復制、調控異染色質功能和基因表達中發揮著重要的作用。UHRF1也是癌癥研究中的重要靶標之一。今年三月復旦大學施揚教授就曾在美國科學院院刊PNAS上發表了一篇文章，解析了UHRF1的分子調控機制。（新聞：PNAS：解析表觀遺傳重要因子UHRF1的調控機制）
“人們一直認為DNA甲基化所在的區域可能與組蛋白修飾等其他表觀遺傳學標簽有所聯系，這一點也已經在真菌和植物模式生物中被證實，”文章資深作者，UNC醫學院生化和生物物理學副教授Brian Strahl說。“但此前還沒有人能在人類細胞中證實這一點，因此研究界對于是否存在這種聯系一直有較大爭議。現在我們有證據表明，在人類細胞中表觀遺傳學標簽之間也的確存著聯系。”
Strahl與其實驗室的博后Scott Rothbart利用他們開發的新技術“第二代多肽芯片”進行了這項研究。首先，研究人員合成了特定類型的組蛋白修飾，并將它們固定在小玻片上形成點陣。他們用這種芯片來研究組蛋白修飾對不同蛋白結合的影響。研究顯示，只有UHRF1蛋白能夠與一種特殊的組蛋白修飾（組蛋白H3賴氨酸9上的甲基化）結合，而其他蛋白則不能。
隨后，Strahl及其同事致力于分析UHRF1蛋白與組蛋白修飾結合后的作用。他們發現在有絲分裂期間，其他結合表觀遺傳學標簽的蛋白都會受到排斥，而UHRF1蛋白依然能夠保持結合。重要的是研究顯示，該蛋白與組蛋白在整個細胞周期中保持聯系對于DNA甲基化的維持非常關鍵。這樣的結果讓研究人員非常吃驚，因為他們此前認為DNA甲基化的維持只發生在DNA復制這個階段中。
北卡羅來納州大學醫學院的這項發現不僅能幫助科學家理解微觀化學改變對表觀遺傳學大局的影響，還為疾病和癌癥研究提供了新線索。
上一篇： Nature子刊：炎癥反應的“度量衡”
下一篇： 構建詳細全面的染色體互作圖
