北大生科院最新PNAS文章

　　

生物通报道：来自北京大学，德国癌症研究中心等处的研究人员发表了题为“The chromatin remodeling complex NuRD establishes the poised state of rRNA genes characterized by bivalent histone modifications and altered nucleosome positions”的文章，发现了不同于以往所知核糖体基因启动子的一类新启动子，这种启动子介于转录活跃和转录抑制中间状态。这一相关成果公布在《美国国家科学院院刊》（PNAS）杂志上。

文章的通讯作者是北京大学陶伟教授，以及德国国家癌症研究所Ingrid Grummt教授，第一作者是陶伟实验室的博士生谢文兵、凌特和德国国家癌症研究所的周永刚博士。

细胞需要持续不断的核糖体合成来保证蛋白质的合成。核糖体RNA是由RNA聚合酶I来转录的，核糖体基因的转录水平主要由表观遗传机制来控制。这一机制能够高效快速地应答细胞分化、癌化、衰老等信号，来调整核糖体基因的表观遗传修饰状态，从而调控核糖体基因的表达和蛋白质合成水平，最终帮助完成细胞的各种生命活动。

在这篇文章中，研究人员发现在核糖体基因启动子区，除转录活跃和转录抑制两种状态的启动子外，还存在另外一类介于转录活跃和转录抑制中间状态的启动子，其核小体处于转录关闭的位置，但却是去甲基化的。

同时伴随着活跃和抑制性的组蛋白修饰，这类启动子上装配有转录起始复合体的前体，可被其它染色质改构复合体进一步调控到活跃转录的表观遗传修饰状态，最终导致转录起始复合体的组装完成和转录起始。细胞分化过程中核糖体基因的转录抑制，是由于这类启动子不能够被转换成转录活跃的启动子，导致核糖体基因的转录抑制。

这些研究表明核糖体基因启动子区域动态的表观遗传修饰调控，可调控转录起始复合体的组装和解聚循环。在应答细胞分化等细胞生命活动时，该动态过程被阻断在中间阶段，使得核糖体基因快速关闭。这种兼具活跃和抑制性的表观遗传修饰，也能够使核糖体基因在细胞活动需要时被快速激活。

表观遗传学研究近年来备受关注，北京大学在这一领域也获得了不少成果，比如北大医学部尚永丰教授研究组去年也获得了相关成果——揭示了一种组蛋白乙酰基转移酶HAT4的结构及功能特征。

他们利用基因重组技术分离纯化出活性HAT4并对其进行了特征鉴定，发现HAT4是一种B型组蛋白乙酰基转移酶。在体内试验中，研究人员进一步证实HAT4缺失可导致细胞内核小体组装修复，细胞增殖抑制，促使细胞对DNA损伤敏感，诱导细胞发生了凋亡。表明HAT4在维持基因组结构和功能中发挥了着极其重要的作用。

（生物通：万纹）

原文摘要：

The chromatin remodeling complex NuRD establishes the poised state of rRNA genes characterized by bivalent histone modifications and altered nucleosome positions

rRNA genes (rDNA) exist in two distinct epigenetic states, active promoters being unmethylated and marked by euchromatic histone modifications, whereas silent ones are methylated and exhibit heterochromatic features. Here we show that the nucleosome remodeling and deacetylation (NuRD) complex establishes a specific chromatin structure at rRNA genes that are poised for transcription activation. The promoter of poised rRNA genes is unmethylated, associated with components of the preinitiation complex, marked by bivalent histone modifications and covered by a nucleosome in the “off” position, which is refractory to transcription initiation. Repression of rDNA transcription in growth-arrested and differentiated cells correlates with elevated association of NuRD and increased levels of poised rRNA genes. Reactivation of transcription requires resetting the promoter-bound nucleosome into the “on” position by the DNA-dependent ATPase CSB (Cockayne syndrome protein B). The results uncover a unique mechanism by which ATP-dependent chromatin remodeling complexes with opposing activities establish a specific chromatin state and regulate transcription.

作者简介：

陶伟 
任职 2005-至今，北京大学生命科学学院
2001-2004 ，北京大学生命科学学院 讲师

教育 2007－ ，德国国家癌症研究中心 分子细胞生物学系 客座研究
2002-2004 ，美国 威斯康星大学麦迪逊分校生化系 博士后
1999－2001 ， 北京大学生命学院细胞生物学与遗传学系 博士后
1996-1999，东北师范大学遗传所 博士
1993-1996，东北师范大学遗传所 硕士
1985-1989，东北林业大学生物系 学士