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【字体: 时间:2012年08月27日 来源:生物通

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  来自北京生命科学研究所,中国农业大学等处的研究人员发表了题为“Dense Chromatin Activates Polycomb Repressive Complex 2 to Regulate H3 Lysine 27 Methylation ”的文章,揭示出染色质密度能通过一种称为核心蛋白复合体PRC2的作用因子,影响到基因转录,这有助于解析基因转录调控以及基因沉默的重要细节,相关成果公布在Science杂志上,同期Science也配发了评论性文章。

  

来自北京生命科学研究所,中国农业大学等处的研究人员发表了题为“Dense Chromatin Activates Polycomb Repressive Complex 2 to Regulate H3 Lysine 27 Methylation ”的文章,揭示出染色质的紧密程度能调节组蛋白H3K27甲基化酶复合体PRC2的催化活性,从而影响基因转录,这有助于解析基因转录调控以及基因沉默的重要机制,相关成果公布在Science杂志上,同期Science也配发了评论性文章。

文章的通讯作者是北京生命科学研究所朱冰研究员,以及高绍荣研究员,第一作者为北京生命科学研究所和中国农业大学共同培养的袁文博士等,其他研究人员还包括周向红,柴继杰等。

目前常将所有组蛋白修饰称为“表观遗传(epigenetic)”,但某些组蛋白修饰,比如组蛋白H3上赖氨酸27(H3K27)的甲基化比其它修饰更具表观遗传特征,因为它能在细胞周期中被继承(epigenetic,表观遗传,生物通注),从而实现对早期事件的“细胞记忆”。

过去三年里发表的一系列文章——包括朱冰研究组此次发表的这篇文章——都揭示出了H3K27甲基化酶复合体PRC2(Polycomb repressive complex 2)的几种微妙的调节机制,比如这篇文章指出了PRC2在不同紧密程度染色质上的不同活性,表明PRC2能够感知基因的转录状态,并对此做出反应,从而正确建立H3K27甲基化的模式,而后者在X染色体失活和癌症发生中均有着重要作用。

染色质(chromatin)最早是1879年Flemming提出的用以描述核中染色后强烈着色的物质,其各种特征性质对于遗传物质的保存和传递具有重要的意义,比如染色质的紧密度,紧密度较低说明基因表达较为活跃,紧密度高则表明基因表达受到抑制。

核心蛋白复合体PRC有两种,PRC1和PRC2,这两种复合物都参与建立维持了多梳(Polycomb)抑制染色质状态,是决定基因的活化和去活化,在适当的时间对适当的细胞组织类型的基本要素之一。

其中PRC2介导H3K27的甲基化调控,这对于Polycomb (Pc)基因沉默至关重要,这也是通过细胞分裂维持转录沉默的一种经典表观遗传现象。在最新这项研究中,研究人员发现PRC2活性受到了其底物核小体排列密度的调控——邻近核小体能通过其H3片段,激活PRC2。

而且研究人员也找到了PRC2亚基Su(z)12上的突变,这个突变会损伤PRC2结合激活肽段并作出应答的能力,以及在体内建立H3K27三甲基水平的能力。研究人员通过小鼠胚胎干细胞实验,发现局部染色体的致密化先于PRC2介导的H3K27甲基化,这帮助解释了PRC2是如何建立和维持基因的抑制状态。

这些实验数据均表明,PRC2能对染色质环境变化作出反应,发挥其在转录调节中的重要作用。

(生物通:张迪)

原文摘要:
Dense Chromatin Activates Polycomb Repressive Complex 2 to Regulate H3 Lysine 27 Methylation
Polycomb repressive complex 2 (PRC2)–mediated histone H3 lysine 27 (H3K27) methylation is vital for Polycomb gene silencing, a classic epigenetic phenomenon that maintains transcriptional silencing throughout cell divisions. We report that PRC2 activity is regulated by the density of its substrate nucleosome arrays. Neighboring nucleosomes activate the PRC2 complex with a fragment of their H3 histones (Ala31 to Arg42). We also identified mutations on PRC2 subunit Su(z)12, which impair its binding and response to the activating peptide and its ability in establishing H3K27 trimethylation levels in vivo. In mouse embryonic stem cells, local chromatin compaction occurs before the formation of trimethylated H3K27 upon transcription cessation of the retinoic acid–regulated gene CYP26a1. We propose that PRC2 can sense the chromatin environment to exert its role in the maintenance of transcriptional states.

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