《Nature》表观遗传信号H3K4me3在转录中的新作用

新的研究正在帮助揭示一个基本的和长期存在的问题——表观遗传蛋白质如何调节转录和基因表达的过程?新的发现揭示了表观遗传信号H3K4me3如何通过确保基因在正确的时间以受控的方式转录和激活来帮助决定遗传调控。了解这种信号如何在正常细胞中发挥作用，可以为癌症的发展提供线索。

　　

新的研究正在帮助揭示一个基本的和长期存在的问题——表观遗传蛋白质是如何调节转录和基因表达的?新的发现更具体地揭示了表观遗传信号H3K4me3如何决定遗传调控。研究表明，H3K4me3可以确保基因在适当的时间以受控的方式转录和激活。了解正常细胞中的信号如何发挥作用，也能让我们对癌症的发展有新的认识——以及基因活性调控的中断所起的作用。这项研究发表在《Nature》杂志上的论文。

20多年来，人们已经知道，用H3K4me3标记DNA的酶对正常细胞发育至关重要，也与白血病、乳腺癌、肠癌和胰腺癌有关。到目前为止，科学家们对其机理缺乏了解。

现在，研究正在揭示表观遗传蛋白是如何帮助调节细胞发育并参与癌症的，基因表达过程是如何被调节的，以及阻断表观遗传蛋白是如何影响正常细胞和癌细胞的。

化学修饰，如H3K4me3(组蛋白H3赖氨酸4的三甲基化)可以打开或关闭基因，并且经常在癌症中发生改变。使用小鼠干细胞，研究人员能够实现完全失去所有H3K4甲基化。在此过程中，他们发现H3K4me3修饰对于调节基因表达的方式和时间至关重要。通过调节RNA聚合酶II的流动，H3K4me3决定了基因表达应该何时开始以及它运行的速度。更具体地说，他们指出，“H3K4me3的急性损失对转录起始没有可检测到的影响，但会导致转录输出的广泛下降，RNA聚合酶II (RNAPII)暂停的增加和更慢的延伸。”

伦敦癌症研究所教授兼首席执行官Kristian Helin博士指出:“通过发现一种著名的表观遗传修饰如何控制基因表达，我们解决了一个20年的谜题。因为决定细胞中H3K4me3水平的酶在癌症中经常被发现突变，我们的研究可能对理解和治疗癌症产生影响。”

“这就是我所说的‘教科书’科学——包括我自己在内的许多科学家都渴望解决基本问题，这样我们的发现就能进入教科书，”Helin补充道。“即使是对患者最先进的治疗方法也建立在像这项研究这样的基础科学发现的基础上。多亏了对基因和细胞如何工作的基本了解，以及它们会出什么问题，我们才能创造出未来的癌症治疗方法。”

针对这些“红绿灯”或表观遗传修饰的药物，如H3K4me3，已经在开发中，有可能有一天它们会成为治疗癌症患者的有效方法。这是癌症研究的一个令人兴奋的新途径，我们相信我们的发现将为更有效地开发这些表观遗传药物铺平道路。”