吉林大学Cell子刊发表表观遗传学研究成果

　　2016年08月27日讯 高等生物的基因组DNA围绕着由四种组蛋白组成的八聚体，形成碟状的核小体结构。基因组DNA以这样的形式包装成为染色质，使DNA受到良好的保护。染色质的结构和动态受到组蛋白表观遗传学修饰的调控，比如最近发现的组蛋白赖氨酸巴豆酰化。这种组蛋白修饰在基因表达、DNA损伤应答等重要的细胞过程中起到了关键性作用。

　　与组蛋白赖氨酸乙酰化不同的是，人们对巴豆酰化赖氨酸的读取机制还不是很了解。吉林大学和西奈山伊坎医学院的研究团队对此进行深入研究，揭示了YEATS结构域识别巴豆酰化赖氨酸的分子机制。这项研究最近发表在Cell旗下的Structure杂志上，吉林大学第一附属医院表观遗传医药研究所的Qiang Zhang使这篇文章的第一作者和通讯作者，另一位通讯作者是西奈山伊坎医学院的周明明（Ming-Ming Zhou）教授。

　　周明明教授是美国纽约西奈山伊坎医学院结构与化学生物系主任、终身教授，长期致力于表观遗传调控的结构和机制、基于结构的小分子药物设计和疾病生物学等方面的研究。先后发表文章110余篇，获得多项美国联邦、州以及私立研究基金。目前与吉林大学第一附属医院正在合作进行表观遗传学研究。

　　研究人员发现，AF9的YEATS结构域优先结合组蛋白H3的巴豆酰化赖氨酸。他们获得了AF9 YEATS结构域与H3K18cr形成复合物时的3D结构。核磁共振结构分析显示，组蛋白H3赖氨酸18的巴豆酰化赖氨酸深埋在YEATS结构域的芳香族笼子（aromatic cage）中。研究人员还通过突变分析，验证了YEATS识别巴豆酰化赖氨酸的关键蛋白残基。研究指出，YEATS与巴豆酰化赖氨酸的结合机制是保守的。这些发现有助于了解细胞在不同生物背景下如何解读巴豆酰化赖氨酸标记。

　　多细胞生物的每个细胞都携带着相同的遗传学信息。不过，不同类型的细胞只激活特定的基因组合。哪些基因在何时被激活，主要取决于表观遗传学调控。科罗拉多大学的和北卡罗来纳大学的研究团队首次揭示了一种关键表观遗传学标签的“读取器”，这一突破性研究发表在四月十八日的Nature Chemical Biology杂志上。

　　表观遗传学修饰可以在不改变DNA序列的情况下调控基因的活性，对于人类发育和人类疾病有深远的意义。组蛋白修饰是一种重要的表观遗传学修饰，包括甲基化、乙酰化、磷酸化、泛素化、ADP-核糖基化等等。

　　在芯片和二代测序技术的帮助下，研究者们通过检测基因组的表观遗传学状态，鉴定了大量值得深入研究的甲基化区域。 应该如何进一步研究或验证这些区域呢？对大量样本进行全基因组扫描显然是不现实的，这样做的成本太高。实际上，也没有必要为了部分区域去检测整个基因组DNA，本文介绍的工具就足以完成这样的任务。

　　目前已知的DNA修饰都是人们偶然发现的。MIT和佛罗里达大学的研究人员最近开发了一个探索未知DNA修饰的系统方法，并将其发表在美国国家科学院院刊PNAS杂志上。他们把生物分析化学、比较基因组学和长读取测序结合起来，在细菌中发现了一种新的DNA修饰。这种修饰可以帮助细菌抵御入侵者，保护自己的基因组。研究人员指出，细菌和病毒中应该还有多种不为人知的DNA修饰，它们有望成为抗生素的新靶标或者是基因工程的新工具。