Cell：组蛋白对基因表达的影响

　　

生物通报道：组蛋白是真核生物染色体的基本结构蛋白, 是一类小分子碱性蛋白质, 有五种类型：H1 、H2A 、H2B 、H3 、H4，它们富含带正电荷的碱性氨基酸, 能够同DNA中带负电荷的磷酸基团相互作用。

5种组蛋白在功能上分为两组：一组是核小体组蛋白(nucleosomal histone), 包括H2A、H2B、H3和H4, 这四种组蛋白相对分子质量较小(102～135个氨基酸残基), 它们的作用是将DNA分子盘绕成核小体。它们没有种属及组织特异性, 在进化上十分保守, 特别是H3和H4是所有已知蛋白质中最为保守的。

H1属于另一组组蛋白（见下图）, 它不参加核小体的组建, 在构成核小体时起连接作用, 并赋予染色质以极性。H1有一定的组织和种属特异性。H1的相对分子质量较大, 有215个氨基酸残基, 在进化上也较不保守。

现在越来越多的研究表明，组蛋白在基因表达的调控中也存在重要作用。在哺乳动物中，失去组蛋白H1会对染色体的结构以及对基因表达的调控有什么样的影响？来自美国Albert Einstein医学院的研究人员对这一问题进行了解答。研究人员制造了缺失3个H1基因的小鼠胚胎干细胞，实验证明在这些敲除（KO）细胞中H1的表达量只有正常水平的50％。文章发表在12月29日上的Cell杂志上。

研究表明，缺失了H1蛋白的确会造成染色体结构巨大的变化，包括：每个核小体之间距离变短，局部染色质变得松散并且影响了某些染色质中组蛋白的甲基化修饰作用。令人惊讶的是，通过DNA芯片分析发现仅有少量的基因表达受到了影响。受到影响的基因大多是印记基因*，或者在X染色体上的基因，这些基因通常受到DNA甲基化调节。

*生物通注：基因组印记是指来自父方和母方的等位基因在通过精子和卵子传递给子代时发生了修饰，使带有亲代印记的等位基因具有不同的表达特性，这种修饰常为DNA甲基化修饰，也包括组蛋白乙酰化、甲基化等修饰。印记基因的异常表达引发伴有复杂突变和表型缺陷的多种人类疾病。研究发现许多印记基因对胚胎和胎儿出生后的生长发育有重要的调节作用，对行为和大脑的功能也有很大的影响，印记基因的异常同样可诱发癌症。

虽然在总体水平上DNA的甲基化没有受到影响，但是在某些调控区域由H1调节基因的特定CpGs甲基化减少了。这意味着起到连接核小体作用的组蛋白对特异DNA甲基化的模式起到维持和建立的作用，并通过这种方式参与了基因表达的表观遗传调控活动（生物通记者 谢菲）。

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