人类细胞核中发现新“暗物质”

　　

生物通报道：大阪大学牵头的日本团队在人类细胞核中发现了一类新“暗物质”。这是一种新型组蛋白表观遗传学修饰，称为H4K20ac（组蛋白H4赖氨酸20乙酰化）。

高等生物的基因组DNA围绕着由四种组蛋白组成的八聚体，形成碟状的核小体结构。基因组DNA以这样的形式包装成为染色质，染色质的结构和动态受到组蛋白表观遗传学修饰的调控。

在此之前，人们只在植物细胞中看到过H4K20ac。现在研究人员使用H4K20ac抗体证实，这种组蛋白修饰也存在于人类细胞核中。过去人们普遍认为，组蛋白乙酰化只涉及基因活化，这种修饰聚集在高表达基因的启动子附近。研究人员通过染色质免疫沉淀、新一代测序和超级计算机进行分析。他们在Scientific Reports杂志上发表文章指出，H4K20ac富集在低表达基因的启动子周围，很可能与基因抑制有关。

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特定的基因组合。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，主要取决于表观遗传学调控。

近年来人们逐渐意识到，表观遗传学修饰在疾病过程中起到了重要作用。研究人员认为，H4K20ac有助于进一步阐明多种疾病的发展机制，比如包括糖尿病在内的代谢疾病、包括心脏肥大在内的心血管疾病、肾脏疾病和癌症。

人们对创伤性事件的记忆往往是根深蒂固的。MIT的神经科学家向人们展示，用药物抑制HDAC2能改变记忆相关基因的组蛋白乙酰化，让大脑的记忆更具可塑性。他们在Cell杂志上发表文章指出，HDAC2抑制剂可以消除小鼠已建立的创伤性记忆。（更多详细信息请参见：Cell：染色质重塑抹去痛苦记忆）

数十年来人们一直认为，在神经细胞那样的不分裂细胞中组蛋白是高度稳定的。西奈山伊坎医学院和洛克菲勒大学的研究团队对此提出了挑战。他们发现脑细胞中的组蛋白在持续进行着置换，老组蛋白不断被新组蛋白替代。这种表观遗传学机制能根据外界环境调控基因表达，生成组成细胞结构和携带信号的蛋白质。（更多详细信息请参见：新表观遗传学机制颠覆数十年老观点）

染色质免疫沉淀ChIP是表观遗传学研究中最常用的技术，能够帮助人们定位基因组中发生的表观遗传学改变。这种方法的原理很简单，但实际操作却并不容易。如何才能做好ChIP呢？让我们来听听专家的意见。（更多详细信息请参见：成功ChIP的三大秘诀）

生物通编辑：叶予

生物通推荐原文：Histone H4 lysine 20 acetylation is associated with gene repression in human cells. Scientific Reports