李冰博士继《科学》论文后再次解析染色体调控

　　

生物通报道：来自著名的美国密苏里州斯托瓦斯医学研究所（Stowers Institute for Medical Research，生物通注），智利康塞普西翁大学（Universidad Concepcion）的研究人员发现了一种新型的组蛋白乙酰转移酶（histone acetyltransferase ，HAT）蛋白复合物：ATAC，这种酶能将一个新的功能基团引入组蛋白中，从而调控染色体功能。这一研究成果公布在《Nature Structural and Molecular Biology》在线版上，并将在下一期杂志中发表。

领导这一研究的是斯托瓦斯医学研究所的Jerry L Workman教授，去年其与实验室李冰（Bing Li，音译）博士证明多重蛋白domains的联合作用是阅读组蛋白修饰所必需的。这一研究成果公布在了《Science》杂志上。

基因转录时，染色体处于开放状态，容易被错误使用。细胞用组蛋白H3的赖氨酸36甲基化区分已经转录过的染色体区。李博士表示组蛋白去乙酰化酶复合体中的两个关键蛋白domains的联合非常重要，其在转录区募集修饰过的染色质。这种特定的识别重新接通染色体，确保有效转录时基因组的完整性，维持准确的转录起始。然而迄今为止，科学家们并不了解这些domains是怎样将正确的蛋白复合体递送到染色体中的特定位点。

Workman博士和李冰证明了多重蛋白domains的联合作用，这一发现也许将来有一天可以用来设计治疗性或者防护措施，亨廷顿氏症或其它多聚谷氨酸盐相关的神经推行性疾病。

在此研究的基础上，李冰博士等人发现了ATAC这一唯一一种包含了两种不同乙酰转移酶的蛋白复合物，组蛋白乙酰转移酶能通过乙酰化染色质核小体组蛋白上特定位点的氨基酸，导致染色质高级结构发生改变，使染色质形成更易于与调控因子结合的构象，从而激活转录。这一过程就像是DNA修复，或者基因转录一样通过改变染色体结构进行特异性修饰，除此之外，ATAC也参与了染色体亚结构：核小体的运动。

这一项研究在果蝇中进行——ATAC存在于多细胞生物中，包括果蝇和人类，但是在一些类似于酵母的低等真核生物中并不存在。Tamaki Suganuma博士表示，“我们知道ATAC复合物只存在于多细胞生物中，但是我们并不了解其包含的所有的蛋白，以及这些蛋白的功能是什么”，“在这项工作中，我们识别出了ATAC的蛋白组成成分，从而进一步了解了其功能。”

这一对于ATAC的深入了解将有助于对许多人类疾病的研究，Workman表示，“我们发现在果蝇中，ATAC复合物对于胚胎发育成为一个成熟个体是必需的，而且ATAC对于包括人类在内的哺乳动物的发育也是必需的，了解ATAC的功能能帮助我们掌握其在发育缺陷核癌症中的作用。”
（生物通：张迪）

原文摘要：
Nature Structural & Molecular Biology
Published online: 9 March 2008 | doi:10.1038/nsmb.1397
ATAC is a double histone acetyltransferase complex that stimulates nucleosome sliding
『Abstract』

名词解释：

1.核小体（nucleosome）

真核生物染色质包装的基本结构单位。

染色质纤维之基本结构是由核小体串连而成。它通常含有200个碱基对的脱氧核糖核酸（DNA）和9个组蛋白分子。由核小体核心（nucleosomecore）和一条含有H1组蛋白的连接区DNA（linkerDNA）所组成。核小体核心由四种组蛋白（H2A、H2B、H3、H4各2个分子）形成的八聚体和在八聚体上缠绕一又四分之三圈的147个碱基对DNA所组成。核小体核心结合上H1组蛋白后，165个碱基对的DNA分子在组蛋白八聚体上缠绕2圈。H1组蛋白和DNA双链的进出口端相结合，封闭了核小体核心。165个碱基对DNA、核心组蛋白八聚体和H1组蛋白统称为染色质小体（chromotosome）。连接区DNA连接在染色质小体之间，长度随不同细胞而异，通常为35个碱基对。核小体核心直径约100～110埃，高约55埃，呈扁圆柱体形状。

2.组蛋白(histone)

组蛋白是真核生物染色体的基本结构蛋白, 是一类小分子碱性蛋白质, 有五种类型：H1 、H2A 、H2B 、H3 、H4，它们富含带正电荷的碱性氨基酸, 能够同DNA中带负电荷的磷酸基团相互作用。

组蛋白的基因非常保守。亲缘关系较远的种属中, 四种组蛋白(H2A、H2A、H3、H4)氨基酸序列都非常相似, 如海胆组织H3的氨基酸序列与来自小牛胸腺的H3的氨基酸序列间只有一个氨基酸的差异, 小牛胸腺的H3的氨基酸序列与豌豆的H3也只有4个氨基酸不同。不同生物的H1序列变化较大, 在某些组织中,H1被特殊的组蛋白所取代。如成熟的鱼类和鸟类的红细胞中H1 则被H5 所取代, 精细胞中则由精蛋白代替组蛋白。染色质中的组蛋白与DNA的含量之比为1:1。