组蛋白密码：揭示胚胎发育中的基因沉默

　　[AD340X300]

    [生物通讯]北卡罗莱纳大学的一项新研究为揭示胚胎发育中一组基因被抑制的过程提供了新线索。

    基因表达的抑制或称“基因沉默”被认为在机体的正常发育中是至为关键的。在胚胎中，不同组基因表达出不同的蛋白，这可以帮助塑造胚胎发育的模式，如四肢的形成。然而当这个任务完成后，负责的基因就必需被关闭，北卡罗莱纳大学Chapel Hill医学院的生物化学与生物物理学助教Yi Zhang博士解释说。 Zhang同时也是Lineberger 综合癌症中心的一名研究人员。

    “在胚胎发育的早期阶段，一组叫做Hox 的基因需要被表达。当它们已经表达，塑造了机体模式之后，就必需在生物体的整个生命期永久性保持沉默。”Zhang介绍说。

    Zhang补充说，他的研究小组还仔细研究了另外一组称为Polycomb 的基因，因为这组基因对从果蝇到包括人类在内的哺乳动物的许多生物中的Hox基因都有抑制作用。“我们知道如果Polycomb这组基因的表达出了什么差错，或是发生突变，它们就不能抑制Hox，那么生物体的发育就会出现异常。”

    在11月1日期的《科学》（Science）杂志上，Zhang 和研究的合作者－－来自北卡罗莱纳大学、德克萨斯达拉斯的南方卫理公会大学以及纽约市纪念Sloan Kettering癌症中心的研究人员报道他们识别和纯化出一个Polycomb组基因编码的蛋白复合体。重要的是，他们的研究发现Polycomb基因的沉默与组蛋白甲基化有关。所谓组蛋白甲基化就是指组蛋白分子末端包含的一个氨基酸－－赖氨酸上附加一个甲基团。

    组蛋白是染色体的基本单位——核小体的蛋白质组成部分，在进化上十分保守。真核生物的染色体上主要含有5种组蛋白，即核心组蛋白H2a、H2b、H3、H4及连接组蛋白H1。核心组蛋白八聚体、蛋白H1和200 bp的DNA共同组成了核小体。核心组蛋白在真核生物中是高度保守的，与遗传信息DNA的包装有关。每个核心组蛋白都含有一个球状体和一个氨基酸末端－－即“尾巴”。Zhang和其他研究人员感兴趣的是组蛋白、尤其是它们包括甲基化在内的修饰过程，被认为在基因表达和细胞分裂中扮演着重要角色。

    “基本上，我们发现Polycomb蛋白是通过甲基化组蛋白3上一个特殊的赖氨酸残基－－赖氨酸27来行使功能的。”Zhang说。当引起这个位点甲基化的酶的活性被阻遏时，Hox基因沉默就不会发生。

    有了这些发现，Zhang和他的研究小组就能够解释Hox 基因的永久性沉默。“组蛋白甲基化无法逆转。它成为永久性的，一种长期的遗传标记。迄今还没有发现组蛋白脱甲基的例子。”

    有充分的理由相信，组蛋白的甲基化以及其它修饰是近年来提出的最终会调节基因表达的“组蛋白密码”修饰的一部分。组蛋白密码的假说是3年前维吉尼亚大学的C. David Allis和Brian Strahl博士提出的（Strahl现在北卡罗莱纳大学任教）。该假说提出了存在第二种类型人类遗传密码的可能，这种编码被称为“组蛋白密码”，是控制基因开启的“主开关”。组蛋白密码帮助控制了人类基因的表达。密码中的组蛋白是组成染色质的蛋白质。染色质则是包装在DNA外层的物质。现在，根据Zhang和他的同事的研究，组蛋白密码可能确实能够加入到我们所熟知的A、 C、G和T组成的遗传密码中来。”

    通过组蛋白密码，不同修饰的组蛋白可以将基因组组织为活化和沉默区域。而且，这些区域可以通过细胞分裂传递。

    该研究由美国国家卫生研究院（NIH）的国家综合医学研究院和美国癌症协会共同资助。

消息来源：北卡罗莱纳大学

生物通编译自BIO.COM