Cell：染色质重塑是DNA甲基化的表观遗传基础

CSHL植物遗传学家Rob Martienssen与结构生物学家Leemor john - tor合作，确定了控制植物表观遗传的确切机制。他们的发现可能会对农业、食品供应、环境以及我们对人类基因组的理解产生影响。

　　

当生物体将其基因传递给后代时，它们包含的不仅仅是DNA中阐明的代码。有些还会传递化学标记，指导细胞如何使用该密码。这些标记传递给后代被称为表观遗传。这在植物中尤其常见。因此，这里的重大发现可能会对农业、食品供应和环境产生影响。

冷泉港实验室(CSHL)教授和HHMI调查员Rob Martienssen和Leemor Joshua-Tor一直在研究植物如何传递使转座子不活跃的标记。转座子也被称为跳跃基因。当它们被激活时，它们可以四处移动并破坏其他基因。为了使它们沉默并保护基因组，细胞在特定的DNA位点上添加了调节标记。这个过程被称为甲基化。

Martienssen和Joshua-Tor现在已经展示了蛋白质DDM1如何为在新DNA链上放置这些标记的酶让路。植物细胞需要DDM1，因为它们的DNA被紧密包装。为了保持基因组紧密有序，细胞将DNA包裹在一种叫做组蛋白的蛋白质上。“但这阻碍了各种重要酶接近DNA，”Martienssen解释说。在甲基化发生之前，“你必须移除或滑动组蛋白。”

Martienssen和前CSHL同事Eric Richards在30年前首次发现了DDM1。从那时起，研究人员已经了解到它沿着包装蛋白滑动DNA以暴露需要甲基化的位点。Martienssen将这种运动比作沿着绳子滑行的溜溜球。他解释说，组蛋白“可以在DNA上上下移动，一次暴露部分DNA，但永远不会脱落。”

通过遗传和生化实验，Martienssen精确地确定了DDM1取代的组蛋白。Joshua-Tor使用低温电子显微镜捕捉了这种酶与DNA和相关包装蛋白相互作用的详细图像。他们能够看到DDM1如何抓住特定的组蛋白来重塑包装的DNA。Joshua-Tor说:“将DDM1联系在一起的一个意想不到的纽带，与多年前发现的第一个突变相对应。”

实验还揭示了DDM1对某些组蛋白的亲和力如何在几代之间保持表观遗传控制。研究小组发现，只有在花粉中发现的一种组蛋白对DDM1具有抗性，并在细胞分裂过程中充当占位符。Martienssen说:“它会记住植物发育过程中组蛋白的位置，并将这种记忆保留到下一代。”

这里可能不只有植物。人类也依赖DDM1样蛋白来维持DNA甲基化。这项新发现可能有助于解释这些蛋白质如何保持我们基因组的功能和完整性。