Cell子刊：组蛋白乙酰化的惊人发现

　　

生物通报道：在给定细胞中，表观遗传学信号可以决定基因的表达情况。科学家们开发了一种新分析法，对表观遗传学标签进行了系统性研究。

多细胞生物的每个细胞都携带着相同的遗传学信息。不过，不同类型的细胞只激活功能所需的特定基因。举例来说，肌肉细胞和神经细胞中的基因表达情况就大不相同。哪些基因在何时被激活，很大程度上是由组蛋白上的化学修饰决定的。人们将添加和去除组蛋白标签的酶分别称为“writer”和“eraser”。这些酶受到表观遗传学信号通路的控制，对细胞局部环境发生的改变进行应答。“扰乱这些信号通路就会引发疾病，比如癌症或阿尔茨海默症，”德国慕尼黑大学（LMU）的Peter Becker教授说。Becker教授与博士生Christian Feller深入分析了参与组蛋白乙酰化信号通路的酶，这项研究发表在Cell旗下的Molecular Cell杂志上。

四种类型的组蛋白相互作用，将细胞核里的DNA紧紧地包装起来。这样的紧密包装能够有效阻止酶读取DNA上的遗传信息。然而，乙酰基连到组蛋白上能削弱它们对DNA的占据。因此局部乙酰化能暴露出相应的基因，让它们更容易激活。“这样的组蛋白乙酰化已经广为人知，但我们对组蛋白上的乙酰化靶位点并不了解，”Becker解释道。

组蛋白乙酰化中的酶

组蛋白乙酰化是由乙酰转移酶介导的。人类基因组编码有六十多种组蛋白乙酰转移酶，果蝇拥有四十多种组蛋白乙酰转移酶，其中大多数与人类非常相似。“然而，迄今为止人们还没能明确单个乙酰转移酶对乙酰化模体生成的影响，”Becker说。（延伸阅读：两篇Science：当代谢遇上表观遗传学）

研究人员在组蛋白片段化和质谱技术的基础上，定量分析了单个组蛋白修饰及其组合。他们在果蝇细胞中，对各乙酰转移酶（和去乙酰酶）进行了遗传学抑制，确定了这些酶对不同乙酰化模体的贡献。研究还显示，附近出现乙酰化和其他修饰，会对对许多酶的识别位点产生很大的影响。

惊人的补偿机制

“最令我们意外的发现是，去除某个乙酰转移酶之后，其识别位点附近往往会出现新的乙酰化标签，因此总体乙酰化水平与正常情况是很接近的，”Feller说。人们早就认识到生物学系统有着超强的补偿能力。“然而组蛋白乙酰化系统的这种补偿程度令我们非常惊讶，”Becker补充道，“由此看来，表观遗传学信号通路之间的连接回路相当复杂。”

 

生物通编辑：叶予

生物通推荐原文：

Global and Specific Responses of the Histone Acetylome to Systematic Perturbation