邓兴旺的新发现：水稻组蛋白和DNA甲基化与基因表达

最近，著名的华人科学家邓兴旺教授在2月8日的《Plant Cell》上发表他领导团队的最新研究结果，探讨了水稻中表观遗传的改变与基因表达直接的相互关系。只有DNA甲基化而没有H3K4甲基化会导致转录的抑制，同时有DNA甲基化和H3K4甲基化，转录活性只降低一点点。编码蛋白基因的转录活性与 H3K4me3/H3K4me2的比率大小正相关，主要为H3K4me3时则转录活性高；主要为H3K4me2时转录活性低。

　　生物通报道：在分子生物学的研究中，表观遗传学是一个非常重要的概念，它是指在生物的减数分裂和有丝分裂中可以遗传的基因表达改变，但这种改变不是由基因的DNA的序列编码来决定的，而是通过RNA干扰、组蛋白修饰和DNA甲基化来实现的。人们很早就注意到了表观遗传学，但对组蛋白修饰和DNA甲基化如何影响基因表达的细节，人们一直不甚了然。最近，著名的华人科学家邓兴旺教授在2月8日的《Plant Cell》上发表他领导团队的最新研究结果，探讨了水稻中表观遗传的改变与基因表达直接的相互关系。

人们已经知道，组蛋白H3亚基的4位赖氨酸（H3K4）的甲基化标志着其具有转录活性；而DNA的甲基化则表示该基因的表达收到了抑制。邓兴旺教授的研究小组首先绘制出水稻芽和组培细胞中两条完整染色体和着丝粒的DNA甲基化图谱，H3K4的二甲基化和三甲基化图谱。

通过研究这些图谱，研究人员发现，着色很深的异染色质比着色较浅的常染色质，具有较少的H3K4me2和H3K4me3甲基化，而具有较多的DNA甲基化。绝大部分转座子都是高度甲基化的，但没有H3K4甲基化；与之形成鲜明对比的是，蛋白编码基因的既有DNA甲基化，也有H3K4二甲基或三甲基化。只有DNA甲基化而没有H3K4甲基化会导致转录的抑制，同时有DNA甲基化和H3K4甲基化，转录活性只降低一点点。编码蛋白基因的转录活性与 H3K4me3/H3K4me2的比率大小正相关，主要为H3K4me3时则转录活性高；主要为H3K4me2时转录活性低。

进一步研究发现，与组培细胞相比，水稻芽中的转座子含有更多的甲基化，更多的蛋白编码基因同时含有DNA甲基化、H3K4me3和H3K4me2。这种外遗传的差异与芽和组培细胞的组织特异性表达有关。

邓兴旺教授领导的这项研究，帮助人们进一步理解表观遗传学，以及它们对基因表达和植物发育的影响。（生物通，揭鹰）

原始论文：
Li et al. High-Resolution Mapping of Epigenetic Modifications of the Rice Genome Uncovers Interplay between DNA Methylation, Histone Methylation, and Gene Expression. Plant Cell.2008;  0: tpc.107.056879v1