来自北京明升m88明升体育app研究所、明升官网农业大学等处的研究人员发表了题为“Dense Chromatin Activates Polycomb Repressive Complex 2 to Regulate H3 Lysine 27 Methylation ”的文章,揭示出染色质的紧密程度能调节组蛋白H3K27甲基化酶复合体PRC2的催化活性,从而影响基因转录,这有助于解析基因转录调控以及基因沉默的重要机制,相关成果公布在Science杂志上,同期Science也配发了评论性文章。
文章的通讯作者是北京明升m88明升体育app研究所朱冰研究员,以及高绍荣研究员,第一作者为北京明升m88明升体育app研究所和明升官网农业大学共同培养的袁文博士等,其他研究人员还包括周向红、柴继杰等。
目前常将所有组蛋白修饰称为“表观遗传(epigenetic)”,但某些组蛋白修饰,比如组蛋白H3上赖氨酸27(H3K27)的甲基化比其它修饰更具表观遗传特征,因为它能在细胞周期中被继承(epigenetic,表观遗传,生物通注),从而实现对早期事件的“细胞记忆”。
过去三年里发表的一系列文章——包括朱冰研究组此次发表的这篇文章——都揭示出了H3K27甲基化酶复合体PRC2(Polycomb repressive complex 2)的几种微妙的调节机制,比如这篇文章指出了PRC2在不同紧密程度染色质上的不同活性,表明PRC2能够感知基因的转录状态,并对此做出反应,从而正确建立H3K27甲基化的模式,而后者在X染色体失活和癌症发生中均有着重要作用。
染色质(chromatin)最早是1879年Flemming提出的用以描述核中染色后强烈着色的物质,其各种特征性质对于遗传物质的保存和传递具有重要的意义,比如染色质的紧密度,紧密度较低说明基因表达较为活跃,紧密度高则表明基因表达受到抑制。
核心蛋白复合体PRC有两种,PRC1和PRC2,这两种复合物都参与建立维持了多梳(Polycomb)抑制染色质状态,是决定基因的活化和去活化,在适当的时间对适当的细胞组织类型的基本要素之一。
其中PRC2介导H3K27的甲基化调控,这对于Polycomb (Pc)基因沉默至关重要,这也是通过细胞分裂维持转录沉默的一种经典表观遗传现象。在最新这项研究中,研究人员发现PRC2活性受到了其底物核小体排列密度的调控——邻近核小体能通过其H3片段,激活PRC2。
而且研究人员也找到了PRC2亚基Su(z)12上的突变,这个突变会损伤PRC2结合激活肽段并作出应答的能力,以及在体内建立H3K27三甲基水平的能力。研究人员通过小鼠胚胎干细胞实验,发现局部染色体的致密化先于PRC2介导的H3K27甲基化,这帮助解释了PRC2是如何建立和维持基因的抑制状态。
这些实验数据均表明,PRC2能对染色质环境变化作出反应,发挥其在转录调节中的重要作用。(来源:生物通 张迪)
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