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三篇报道说明转录调控新标记
【字体: 大 中 小 】 时间:2008年01月03日 来源:生物通
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人类染色质(chromatin)是通过组蛋白复合体组装起来的——组蛋白正电荷,能和负电荷的DNA结合,在本期的《自然—细胞生物学》杂志上,来自于三个独立的研究小组的成员发现了染色质调控的新元素,为进一步了解组蛋白翻译后修饰等表观遗传学提供了重要资料。
人类的DNA分子总共有2米长。为了防止长长的DNA分子处于混乱状态,基因组紧紧地缠在组蛋白上。最近的研究发现,组蛋白也参与了基因活性的调控,这些蛋白的大量可逆转化学修饰也被揭示出来,它们也能调控基因的表达。
在第一篇文章中,来自德国弗里堡大学(Universität Freiburg,生物通注),美国哈佛医学院等处的研究人员鉴别出组蛋白H3上一位点的磷酸化是转录调控的一种新染色质标记,能让包裹在磷酸化H3中的基因变得活跃。
其次来自加拿大渥太华大学,多伦多大学的研究人员则揭示了的paired-box转录因子Pax7(paired-box transcription factor,调控肌肉基因活性的一个关键因子,生物通注)的工作原理。他们利用比较芯片分析(comparative microarray analysis)识别出了几种新发现的,强大的调控靶标,而且重要的是他们发现了一种由Pax7调控表达的基因。
由于Pax7能诱导染色质修饰,从而刺激靶标基因的转录活性,因此了解清楚Pax7的工作机制对于进一步分析染色质调控意义重大。
在第三篇文章中,来自英国剑桥大学,Wellcome Trust癌症研究院的研究人员发现了一种基因在克隆过程中是如何保持自己的活跃状态。这种基因状态的记忆依赖于H3的特别变异H3.3。最令人吃惊的是,这种记忆可一直保持到受精卵细胞的第24次分裂增生。
(生物通:万纹)
原文摘要:
Published online: 9 December 2007; | doi:10.1038/ncb1668
Phosphorylation of histone H3 at threonine 11 establishes a novel chromatin mark for transcriptional regulation
『Abstract』
Published online: 9 December 2007; | doi:10.1038/ncb1671
Pax7 activates myogenic genes by recruitment of a histone methyltransferase complex
『Abstract』
Published online: 9 December 2007; | doi:10.1038/ncb1674
Epigenetic memory of an active gene state depends on histone H3.3 incorporation into chromatin in the absence of transcription
『Abstract』
名词解释:
1.组蛋白 Histone Protein
组蛋白是和染色体相联的最主要的蛋白质。它的作用是和染色体中的DNA的负电荷结合。组蛋白是比较小的碱性蛋白;在细胞正常pH值时,组蛋白带有正电荷,这样它们就可以和DNA结合,这个正电荷主要存在于碱性氨基酸 Lys和Arg的-NH3+上。其实,组蛋白约含25%的Arg和Lys。比其他蛋白的Arg,Lys的含量都多。和真核DNA结合的有5种类型的组蛋白:H1,H2A,H2B,H3,H4。组蛋白的总重量和DNA的总重量大致相等,这个总量和比例在各种真核细胞中都是如此。
2.表观遗传学
表观遗传学是与遗传学(genetic)相对应的概念。遗传学是指基于基因序列改变所致基因表达水平变化,如基因突变、基因杂合丢失和微卫星不稳定等;而表观遗传学则是指基于非基因序列改变所致基因表达水平变化,如DNA甲基化和染色质构象变化等;表观基因组学(epigenomics)则是在基因组水平上对表观遗传学改变的研究。所谓DNA甲基化是指在DNA甲基化转移酶的作用下,在基因组CpG二核苷酸的胞嘧啶5'碳位共价键结合一个甲基基团。正常情况下,人类基因组“垃圾”序列的CpG二核苷酸相对稀少,并且总是处于甲基化状态,与之相反,人类基因组中大小为100—1000 bp左右且富含CpG二核苷酸的CpG岛则总是处于未甲基化状态,并且与56%的人类基因组编码基因相关。人类基因组序列草图分析结果表明,人类基因组CpG岛约为28890个,大部分染色体每1 Mb就有5—15个CpG岛,平均值为每Mb含10.5个CpG岛,CpG岛的数目与基因密度有良好的对应关系[9]。由于DNA甲基化与人类发育和肿瘤疾病的密切关系,特别是CpG岛甲基化所致抑癌基因转录失活问题,DNA甲基化已经成为表观遗传学和表观基因组学的重要研究内容。