吉林大學Cell子刊發表表觀遺傳學研究成果

　　高等生物的基因組DNA圍繞著由四種組蛋白組成的八聚體，形成碟狀的核小體結構。基因組DNA以這樣的形式包裝成為染色質，使DNA受到良好的保護。染色質的結構和動態受到組蛋白表觀遺傳學修飾的調控，比如最近發現的組蛋白賴氨酸巴豆酰化。這種組蛋白修飾在基因表達、DNA損傷應答等重要的細胞過程中起到了關鍵性作用。

　　與組蛋白賴氨酸乙酰化不同的是，人們對巴豆酰化賴氨酸的讀取機制還不是很了解。吉林大學和西奈山伊坎醫學院的研究團 隊對此進行深入研究，揭示了YEATS結構域識別巴豆酰化賴氨酸的分子機制。這項研究最近發表在Cell旗下的Structure雜志上，吉林大學第一附 屬醫院表觀遺傳醫藥研究所的Qiang Zhang使這篇文章的第一作者和通訊作者，另一位通訊作者是西奈山伊坎醫學院的周明明（Ming-Ming Zhou）教授。

　　周明明教授是美國紐約西奈山伊坎醫學院結構與化學生物系主任、終身教授，長期致力于表觀遺傳調控的結構和機制、基于 結構的小分子藥物設計和疾病生物學等方面的研究。先后發表文章110余篇，獲得多項美國聯邦、州以及私立研究基金。目前與吉林大學第一附屬醫院正在合作進 行表觀遺傳學研究。

　　研究人員發現，AF9的YEATS結構域優先結合組蛋白H3的巴豆酰化賴氨酸。他們獲得了AF9 YEATS結構域與H3K18cr形成復合物時的3D結構。核磁共振結構分析顯示，組蛋白H3賴氨酸18的巴豆酰化賴氨酸深埋在YEATS結構域的芳香族 籠子（aromatic cage）中。研究人員還通過突變分析，驗證了YEATS識別巴豆酰化賴氨酸的關鍵蛋白殘基。研究指出，YEATS與巴豆酰化賴氨酸的結合機制是保守的。 這些發現有助于了解細胞在不同生物背景下如何解讀巴豆酰化賴氨酸標記。

　　多細胞生物的每個細胞都攜帶著相同的遺傳學信息。不過，不同類型的細胞只激活特定的基因組合。哪些基因在何時被激 活，主要取決于表觀遺傳學調控。科羅拉多大學的和北卡羅來納大學的研究團隊首次揭示了一種關鍵表觀遺傳學標簽的“讀取器”，這一突破性研究發表在四月十八 日的Nature Chemical Biology雜志上。

　　表觀遺傳學修飾可以在不改變DNA序列的情況下調控基因的活性，對于人類發育和人類疾病有深遠的意義。組蛋白修飾是一種重要的表觀遺傳學修飾，包括甲基化、乙酰化、磷酸化、泛素化、ADP-核糖基化等等。

　　在芯片和二代測序技術的幫助下，研究者們通過檢測基因組的表觀遺傳學狀態，鑒定了大量值得深入研究的甲基化區域。 應該如何進一步研究或驗證這些區域呢？對大量樣本進行全基因組掃描顯然是不現實的，這樣做的成本太高。實際上，也沒有必要為了部分區域去檢測整個基因組 DNA，本文介紹的工具就足以完成這樣的任務。

　　目 前已知的DNA修飾都是人們偶然發現的。MIT和佛羅里達大學的研究人員最近開發了一個探索未知DNA修飾的系統方法，并將其發表在美國國家科學院院刊 PNAS雜志上。他們把生物分析化學、比較基因組學和長讀取測序結合起來，在細菌中發現了一種新的DNA修飾。這種修飾可以幫助細菌抵御入侵者，保護自己 的基因組。研究人員指出，細菌和病毒中應該還有多種不為人知的DNA修飾，它們有望成為抗生素的新靶標或者是基因工程的新工具。