生物通报道：来自约翰霍普金斯大学医学院高通量生物中心，生物医学工程系的研究人员绘制出了核小体表面化学敏感性以及转录沉默的必要条件的全面图谱，揭示了不同组蛋白残基的新功能，以及核小体成分之间以及其修饰组分之间的新相互作用。这一研究成果公布在9月18日的《Cell》封面上。

文章的第一作者是来自约翰霍普金斯大学的戴骏标（Junbiao Dai，音译），2000年毕业于清华大学，2006年于美国爱荷华州立大学获得博士学位，目前在约翰霍普金斯大学医学院进行博士后研究。

核小体是细胞染色质中的一种成分，它是由DNA和组蛋白以特殊的方式相连而组成的，在系统性红斑狼疮的诱导和致病中有重要作用。每个核小体单位包括200bp左右的DNA超螺旋和一个组蛋白八聚体及一个分子H1，其中组蛋白八聚体构成核小体的盘状核心结构，而146bp的DNA分子超螺旋盘绕组蛋白八聚体1.75圈, 组蛋白H1在核心颗粒外结合额外20bp DNA，锁住核小体DNA的进出端，起稳定核小体的作用。包括组蛋白H1和166bp DNA的核小体结构又称染色质小体，两个相邻核小体之间以连接DNA相连，典型长度60bp，不同物种变化值为0～80bp。另外组蛋白与DNA之间的相互作用主要是结构性的，基本不依赖于核苷酸的特异序列，实验表明，核小体具有自组装 (self-assemble) 的性质，核小体沿DNA的定位受不同因素的影响，进而通过核小体相位改变影响基因表达。

在这篇文章中，研究人员通过进行对组蛋白每个残基进行分析，构建了啤酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）组蛋白H3和H4的蛋白库，并对其中组蛋白H3和H4的置换突变，移码突变进行了分析，从中探明各自组蛋白残基对核小体功能的作用。由于每个组蛋白突变都有其独一无二的分子条形码（molecular barcode），因此可以通过分子条形码放大、标记和TAG微阵列杂交分辩组蛋白的变异。

原文检索：

Cell, Vol 134, 1066-1078, 19 September 2008
Probing Nucleosome Function: A Highly Versatile Library of Synthetic Histone H3 and H4 Mutants

Junbiao Dai,1,3 Edel M. Hyland,1,3 Daniel S. Yuan,1 Hailiang Huang,1,2 Joel S. Bader,1,2 and Jef D. Boeke1,

1 High Throughput Biology Center, Johns Hopkins University School of Medicine, Baltimore, MD 21205, USA
2 Department of Biomedical Engineering, Johns Hopkins University, Baltimore, MD 21218, USA


Corresponding author
Jef D. Boeke
jboeke@jhmi.edu

Summary


Nucleosome structural integrity underlies the regulation of DNA metabolism and transcription. Using a synthetic approach, a versatile library of 486 systematic histone H3 and H4 substitution and deletion mutants that probes the contribution of each residue to nucleosome function was generated in Saccharomyces cerevisiae. We probed fitness contributions of each residue to perturbations of chromosome integrity and transcription, mapping global patterns of chemical sensitivities and requirements for transcriptional silencing onto the nucleosome surface. Each histone mutant was tagged with unique molecular barcodes, facilitating identification of histone mutant pools through barcode amplification, labeling, and TAG microarray hybridization. Barcodes were used to score complex phenotypes such as competitive fitness in a chemostat, DNA repair proficiency, and synthetic genetic interactions, revealing new functions for distinct histone residues and new interdependencies among nucleosome components and their modifiers.