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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(xué)家開始逐漸認(rèn)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(jié)構(gòu)上的特殊化學(xué)標(biāo)簽?zāi)J剑@些表觀遺傳學(xué)標(biāo)簽決定了DNA包裝的緊密程度以及特定基因的開關(guān)。

 

隨著越來越多的表觀遺傳學(xué)標(biāo)簽被發(fā)現(xiàn),研究人員開始好奇這些表觀遺傳學(xué)標(biāo)簽之間是否存在著某種聯(lián)系。日前北卡羅來納州大學(xué)醫(yī)學(xué)院進行了一項研究,首次在人體兩種最基本的表觀遺傳學(xué)標(biāo)簽之間建立了聯(lián)系,這兩種基礎(chǔ)表觀遺傳學(xué)標(biāo)簽就是組蛋白修飾和DNA甲基化。該文章將于九月三十日發(fā)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(xué)標(biāo)簽的維持。UHRF1是一種重要的表觀遺傳學(xué)調(diào)控因子,在確保DNA甲基化正確復(fù)制、調(diào)控異染色質(zhì)功能和基因表達中發(fā)揮著重要的作用。UHRF1也是癌癥研究中的重要靶標(biāo)之一。今年三月復(fù)旦大學(xué)施揚教授就曾在美國科學(xué)院院刊PNAS上發(fā)表了一篇文章,解析了UHRF1的分子調(diào)控機制。(新聞:PNAS:解析表觀遺傳重要因子UHRF1的調(diào)控機制)

 

“人們一直認(rèn)為DNA甲基化所在的區(qū)域可能與組蛋白修飾等其他表觀遺傳學(xué)標(biāo)簽有所聯(lián)系,這一點也已經(jīng)在真菌和植物模式生物中被證實,”文章資深作者,UNC醫(yī)學(xué)院生化和生物物理學(xué)副教授Brian Strahl說?!暗饲斑€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(lián)系一直有較大爭議。現(xiàn)在我們有證據(jù)表明,在人類細胞中表觀遺傳學(xué)標(biāo)簽之間也的確存著聯(lián)系。”

 

Strahl與其實驗室的博后Scott Rothbart利用他們開發(fā)的新技術(shù)“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(jié)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(jié)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(jié)合后的作用。他們發(fā)現(xiàn)在有絲分裂期間,其他結(jié)合表觀遺傳學(xué)標(biāo)簽的蛋白都會受到排斥,而UHRF1蛋白依然能夠保持結(jié)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(lián)系對于DNA甲基化的維持非常關(guān)鍵。這樣的結(jié)果讓研究人員非常吃驚,因為他們此前認(rèn)為DNA甲基化的維持只發(fā)生在DNA復(fù)制這個階段中。

 

北卡羅來納州大學(xué)醫(yī)學(xué)院的這項發(fā)現(xiàn)不僅能幫助科學(xué)家理解微觀化學(xué)改變對表觀遺傳學(xué)大局的影響,還為疾病和癌癥研究提供了新線索。

 

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