组蛋白H3 K9和K27三甲基化通过分子动力学模拟揭示染色质纤维精妙调控机制

【编辑推荐】来自国际团队的研究人员通过全原子分子动力学模拟，揭示了组蛋白H3尾部K9和K27三甲基化（H3K9me3/H3K27me3）在染色质结构调控中的精妙作用：甲基化使核小体中H3尾部更灵活延伸（K9效应更显著），增强与连接DNA的相互作用，促进染色质压缩。该研究为表观遗传沉默机制提供了原子尺度动态证据。

　　

分子动力学模拟技术揭开了组蛋白H3尾部两个关键表观遗传标记——赖氨酸9和27三甲基化（H3K9me3/H3K27me3）的精妙调控面纱。研究发现，虽然游离的H3尾部甲基化后构象变化不明显，但在核小体体系中，甲基化会导致尾部更灵活伸展（K9甲基化效应尤为突出），这种结构变化可能促进其与HP1、PcG等阅读蛋白的相互作用。

在含有连接DNA的染色质小体（chromatosome）中，两种甲基化均能增强H3尾部与连接DNA的结合，形成更紧密的染色质结构。更有趣的是，在模拟±2核小体"之字形"堆叠时，K9或K27甲基化会削弱H3尾部与"母体"核小体的作用，反而增强其与"非母体"核小体的互动——这种跨核小体相互作用可能是染色质高级结构压缩的关键驱动力。

研究还观察到核小体系统中两条H3尾部存在明显不对称性：在染色质小体中，一条尾部会主动延伸捕获连接DNA，这种构象差异使得甲基化对每条尾部产生差异化调控效果。这些原子尺度的动态证据，不仅解释了表观遗传标记如何通过细微结构变化实现染色质纤维压缩和长程相互作用，还为粗粒化染色质模型的构建提供了重要理论依据。