在給定細胞中，表觀遺傳學信號可以決定基因的表達情況。科學家們開發(fā)了一種新分析法，對表觀遺傳學標簽進行了系統(tǒng)性研究。

多細胞生物的每個細胞都攜帶著相同的遺傳學信息。不過，不同類型的細胞只激活功能所需的特定基因。舉例來說，肌肉細胞和神經(jīng)細胞中的基因表達情況就大不相同。哪些基因在何時被激活，很大程度上是由組蛋白上的化學修飾決定的。人們將添加和去除組蛋白標簽的酶分別稱為“writer”和“eraser”。這些酶受到表觀遺傳學信號通路的控制，對細胞局部環(huán)境發(fā)生的改變進行應(yīng)答。“擾亂這些信號通路就會引發(fā)疾病，比如癌癥或阿爾茨海默癥，”德國慕尼黑大學（LMU）的Peter Becker教授說。Becker教授與博士生Christian Feller深入分析了參與組蛋白乙酰化信號通路的酶，這項研究發(fā)表在Cell旗下的Molecular Cell雜志上。

四種類型的組蛋白相互作用，將細胞核里的DNA緊緊地包裝起來。這樣的緊密包裝能夠有效阻止酶讀取DNA上的遺傳信息。然而，乙酰基連到組蛋白上能削弱它們對DNA的占據(jù)。因此局部乙酰化能暴露出相應(yīng)的基因，讓它們更容易激活。“這樣的組蛋白乙酰化已經(jīng)廣為人知，但我們對組蛋白上的乙酰化靶位點并不了解，”Becker解釋道。

組蛋白乙酰化中的酶

組蛋白乙酰化是由乙酰轉(zhuǎn)移酶介導的。人類基因組編碼有六十多種組蛋白乙酰轉(zhuǎn)移酶，果蠅擁有四十多種組蛋白乙酰轉(zhuǎn)移酶，其中大多數(shù)與人類非常相似。“然而，迄今為止人們還沒能明確單個乙酰轉(zhuǎn)移酶對乙酰化模體生成的影響，”Becker說。

研究人員在組蛋白片段化和質(zhì)譜技術(shù)的基礎(chǔ)上，定量分析了單個組蛋白修飾及其組合。他們在果蠅細胞中，對各乙酰轉(zhuǎn)移酶（和去乙酰酶）進行了遺傳學抑制，確定了這些酶對不同乙酰化模體的貢獻。研究還顯示，附近出現(xiàn)乙酰化和其他修飾，會對對許多酶的識別位點產(chǎn)生很大的影響。

驚人的補償機制

“最令我們意外的發(fā)現(xiàn)是，去除某個乙酰轉(zhuǎn)移酶之后，其識別位點附近往往會出現(xiàn)新的乙酰化標簽，因此總體乙酰化水平與正常情況是很接近的，”Feller說。人們早就認識到生物學系統(tǒng)有著超強的補償能力。“然而組蛋白乙酰化系統(tǒng)的這種補償程度令我們非常驚訝，”Becker補充道，“由此看來，表觀遺傳學信號通路之間的連接回路相當復雜。”