Nature子刊：表观遗传学修饰调控染色体数

　　

生物通报道：众所周知，染色体数的异常往往与癌症发展有关。日前瑞典卡罗琳斯卡医学院的科学家们发现，一个微小的表观遗传学改变，在染色体的正确分离中起到了至关重要的作用。这项研究于二月十六日提前发表在Nature Structural and Molecular Biology杂志的网站上。

在正常情况下，细胞在分裂时会将染色体平均分配给两个子细胞。为此，与细胞分裂有关的分子机器会在细胞分裂前抓住染色体的着丝粒区域，以便将两个姐妹染色体单体分开，使每个子细胞得到同样的基因组拷贝。然而，肿瘤细胞中的染色体数常常出现异常（要么过多要么过少），导致许多基因无法正常表达。

泛素存在于真核生物中，是在进化过程中高度保守的小分子蛋白，含有76个氨基酸残基。泛素具有多种不同的形态，在修饰过程中，泛素之间可以相互连接在一起形成泛素链。早在1975年，人们就在真核生物中发现了泛素，但当时他们并没有意识到该蛋白的重要性。

泛素化是真核生物中普遍存在的一种可逆性蛋白修饰机制，参与调控细胞内中多种重要的生物学过程，例如细胞周期、信号转导、有性繁殖、转录调控以及应激应答等等。因此，这种修饰是治疗多种疾病的关键。

在这项研究中研究人员发现，给组蛋白H2B添加泛素的表观遗传学过程（称为H2Bub1），能够促进着丝粒在细胞分裂前夕发生重要的结构改变。表观遗传学修饰可以在不改变基因编码的同时，影响基因的开启或关闭。目前人们常将所有组蛋白修饰称为表观遗传学修饰。

此前曾有研究指出，负责对组蛋白H2B进行上述单泛素化（monoubiquitination）修饰的酶，在对抗癌症中起重要的作用。不过，人们原本将这种酶与染色体的修复缺陷联系在一起。

“我们的研究不仅证实了H2Bub1的作用，还扩展了它的作用机制。研究显示，H2Bub1可以直接导致细胞出现染色体数异常。”文章的作者之一，卡罗琳斯卡医学院生命科学与营养学系的Peter Svensson说

研究人员指出，在人类细胞和酵母细胞中，这种单泛素化机制高度保守。这说明，在细胞的每次分裂过程中，H2Bub1是确保染色体正确分配的关键。

 

生物通编辑：叶予

生物通推荐原文摘要：

Centromeric histone H2B monoubiquitination promotes noncoding transcription and chromatin integrity

Functional centromeres are essential for proper cell division. Centromeres are established largely by epigenetic processes resulting in incorporation of the histone H3 variant CENP-A. Here, we demonstrate the direct involvement of H2B monoubiquitination, mediated by RNF20 in humans or Brl1 in Schizosaccharomyces pombe, in centromeric chromatin maintenance. Monoubiquinated H2B (H2Bub1) is needed for this maintenance, promoting noncoding transcription, centromere integrity and accurate chromosomal segregation. A transient pulse of centromeric H2Bub1 leads to RNA polymerase II–mediated transcription of the centromere's central domain, coupled to decreased H3 stability. H2Bub1-deficient cells have centromere cores that, despite their intact centromeric heterochromatin barriers, exhibit characteristics of heterochromatin, such as silencing histone modifications, reduced nucleosome turnover and reduced levels of transcription. In the H2Bub1-deficient cells, centromere functionality is hampered, thus resulting in unequal chromosome segregation. Therefore, centromeric H2Bub1 is essential for maintaining active centromeric chromatin.