热点蛋白解决表观遗传争议
中国化工仪器网,2012-10-08
近二十年来，科学家开始逐渐认识到DNA中的遗传密码只代表了生命蓝图中的一部分信息。遗传信息还来自于DNA结构上的特殊化学标签模式，这些表观遗传学标签决定了DNA包装的紧密程度以及特定基因的开关。
随着越来越多的表观遗传学标签被发现，研究人员开始好奇这些表观遗传学标签之间是否存在着某种联系。日前北卡罗来纳州大学医学院进行了一项研究，首次在人体两种最基本的表观遗传学标签之间建立了联系，这两种基础表观遗传学标签就是组蛋白修饰和DNA甲基化。该文章将于九月三十日发表在NatureStructural&MolecularBiology杂志上。
这项研究显示，有一种被称为UHRF1的蛋白参与了表观遗传学标签的维持。UHRF1是一种重要的表观遗传学调控因子，在确保DNA甲基化正确复制、调控异染色质功能和基因表达中发挥着重要的作用。UHRF1也是癌症研究中的重要靶标之一。今年三月复旦大学施扬教授就曾在美国科学院院刊PNAS上发表了一篇文章，解析了UHRF1的分子调控机制。(新闻：PNAS：解析表观遗传重要因子UHRF1的调控机制)
“人们一直认为DNA甲基化所在的区域可能与组蛋白修饰等其他表观遗传学标签有所联系，这一点也已经在真菌和植物模式生物中被证实，”文章资深作者，UNC医学院生化和生物物理学副教授BrianStrahl说。“但此前还没有人能在人类细胞中证实这一点，因此研究界对于是否存在这种联系一直有较大争议。现在我们有证据表明，在人类细胞中表观遗传学标签之间也的确存着联系。”
Strahl与其实验室的博后ScottRothbart利用他们开发的新技术“第二代多肽芯片”进行了这项研究。首先，研究人员合成了特定类型的组蛋白修饰，并将它们固定在小玻片上形成点阵。他们用这种芯片来研究组蛋白修饰对不同蛋白结合的影响。研究显示，只有UHRF1蛋白能够与一种特殊的组蛋白修饰(组蛋白H3赖氨酸9上的甲基化)结合，而其他蛋白则不能。
随后，Strahl及其同事致力于分析UHRF1蛋白与组蛋白修饰结合后的作用。他们发现在有丝分裂期间，其他结合表观遗传学标签的蛋白都会受到排斥，而UHRF1蛋白依然能够保持结合。重要的是研究显示，该蛋白与组蛋白在整个细胞周期中保持联系对于DNA甲基化的维持非常关键。这样的结果让研究人员非常吃惊，因为他们此前认为DNA甲基化的维持只发生在DNA复制这个阶段中。
北卡罗来纳州大学医学院的这项发现不仅能帮助科学家理解微观化学改变对表观遗传学大局的影响，还为疾病和癌症研究提供了新线索。
论文链接：Association of UHRF1 with methylated H3K9 directs the maintenance of DNA methylation
