朱冰研究組Science文章

  來自北京生命科學研究所，中國農(nóng)業(yè)大學等處的研究人員發(fā)表了題為“Dense Chromatin Activates Polycomb Repressive Complex 2 to Regulate H3 Lysine 27 Methylation ”的文章，揭示出染色質(zhì)的緊密程度能調(diào)節(jié)組蛋白H3K27甲基化酶復合體PRC2的催化活性，從而影響基因轉(zhuǎn)錄，這有助于解析基因轉(zhuǎn)錄調(diào)控以及基因沉默的重要機制，相關(guān)成果公布在Science雜志上，同期Science也配發(fā)了評論性文章。

   文章的通訊作者是北京生命科學研究所朱冰研究員，以及高紹榮研究員，*作者為北京生命科學研究所和中國農(nóng)業(yè)大學共同培養(yǎng)的袁文博士等，其他研究人員還包括周向紅，柴繼杰等。目前常將所有組蛋白修飾稱為“表觀遺傳（epigenetic）”，但某些組蛋白修飾，比如組蛋白H3上賴氨酸27（H3K27）的甲基化比其它修飾更具表觀遺傳特征，因為它能在細胞周期中被繼承（epigenetic，表觀遺傳，注），從而實現(xiàn)對早期事件的“細胞記憶”。

   染色質(zhì)（chromatin）zui早是1879年Flemming提出的用以描述核中染色后強烈著色的物質(zhì)，其各種特征性質(zhì)對于遺傳物質(zhì)的保存和傳遞具有重要的意義，比如染色質(zhì)的緊密度，緊密度較低說明基因表達較為活躍，緊密度高則表明基因表達受到抑制。核心蛋白復合體PRC有兩種，PRC1和PRC2，這兩種復合物都參與建立維持了多梳（Polycomb）抑制染色質(zhì)狀態(tài)，是決定基因的活化和去活化，在適當?shù)臅r間對適當?shù)募毎M織類型的基本要素之一。

   過去三年里發(fā)表的一系列文章——包括朱冰研究組此次發(fā)表的這篇文章——都揭示出了H3K27甲基化酶復合體PRC2（Polycomb repressive complex 2）的幾種微妙的調(diào)節(jié)機制，比如這篇文章指出了PRC2在不同緊密程度染色質(zhì)上的不同活性，表明PRC2能夠感知基因的轉(zhuǎn)錄狀態(tài)，并對此做出反應，從而正確建立H3K27甲基化的模式，而后者在X染色體失活和癌癥發(fā)生中均有著重要作用

   其中PRC2介導H3K27的甲基化調(diào)控，這對于Polycomb （Pc）基因沉默至關(guān)重要，這也是通過細胞分裂維持轉(zhuǎn)錄沉默的一種經(jīng)典表觀遺傳現(xiàn)象。在這項研究中，研究人員發(fā)現(xiàn)PRC2活性受到了其底物核小體排列密度的調(diào)控——鄰近核小體能通過其H3片段，激活PRC2。而且研究人員也找到了PRC2亞基Su（z）12上的突變，這個突變會損傷PRC2結(jié)合激活肽段并作出應答的能力，以及在體內(nèi)建立H3K27*基水平的能力。研究人員通過小鼠胚胎干細胞實驗，發(fā)現(xiàn)局部染色體的致密化先于PRC2介導的H3K27甲基化，這幫助解釋了PRC2是如何建立和維持基因的抑制狀態(tài)。
這些實驗數(shù)據(jù)均表明，PRC2能對染色質(zhì)環(huán)境變化作出反應，發(fā)揮其在轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)中的