程晓东教授：表观遗传研究揭示酶的新靶标

　　

生物通报道：越来越多的证据显示，调节基因表达的酶与基因组同样重要。不断扩展的表观遗传学领域主要研究对DNA和周围分子的多重影响，从而决定基因在发育和疾病发生过程是否开启或关闭。

 

由美国Emory大学著名蛋白质晶体学华人教授程晓东（Xiaodong Cheng）和日本京都大学的Yoichi Shinkai和德国Jacobs大学的Albert Jeltsch教授领导的研究组发现了一种之前认为只能修饰组蛋白的酶的一个非组蛋白新靶标。这项研究的结果发表在新一期的《自然化学生物学》杂志的网络版上。

这些叫做蛋白质甲基转移酶的修饰酶能够甲基基团添加到组蛋白中的赖氨酸上，并且改变它们对基因表达的影响。除了已知的表观基因组学中的DNA甲基和组蛋白修饰外，这种新鉴定出的非组蛋白靶标还对基因表达产生另外的影响。

 

这个国际研究组发现，一种叫做G9a的组蛋白甲基转移酶将甲基基团添加到组蛋白之外的其他蛋白质上，并且改变这些蛋白质的行为。研究人员利用一种叫做SPOT的肽芯片技术鉴定出了这些新的酶靶标。

 

程教授指出，“这一发现拓宽了我们对甲基转移酶的认识，并且告诉我们细胞中的表观遗传调节比我们想象的要复杂的多。”他表示，他们将会进行更多的研究来了解与表观遗传基因调节有关的多重机制。

 

在2007年，程教授也曾在《自然》杂志上发表了有关表观遗传学研究的重要进展。

 

在2007年8月22日的的《自然》杂志上发表的研究中，程晓东领导的研究组发现了小鼠基因组中DNA序列的一种特殊模式，该模式在DNA分子调节基因表达的方式中起到基础性作用。

 

在过去的几十年里，研究人员已经知道DNA甲基化作用（一种将甲基添加到DNA上的生化反应）是这些标记基因沉默的表观遗传修饰过程中其中一种类型，这种修饰导致靶标基因不能生产蛋白质。另外一种修饰叫做组蛋白甲基化作用，该反应也能标记包裹DNA的组蛋白。

 

但是，这种关键的选择性作用过程如何以及何时完成沉默或表达则仍然是一个谜团。DNA甲基化作用发烧在动物基因组上，多少情况下是对CG二核苷酸中的C碱基的修饰。

 

Emory和Bremen的研究人员发现了一种生化模式，并认为这种模式是对表观遗传修饰机器的一个信号。在基因组中被打上烙印的区域即甲基化区域中，他们发现了两个CG二核苷酸间的一种8到10个碱基对的重复模式。这种周期性模式与负责甲基化的酶的结构信息相一致。这种甲基化酶结构已经被Advanced Photon Source of Argonne National Laboratory所破解。

 

程教授表示，他们相信这种CG二核苷酸间的8到10个碱基对的重复模式为甲基化作用在何处发生提供了一个信号。迄今为止已经在小鼠基因组中确定出20个左右的差异甲基化位点。

 

现在，程教授的研究组能够利用这些新信息来确定出其他也具有这种碱基重复的区域是否也发生了差异性甲基化。研究人员希望能够确定出差异性甲基化作用的区域到底有多少，以及这种印记对疾病发生的影响。（生物通雪花）