朱冰研究組繼Science后再發PNAS文章

　　北京生命科學研究所朱冰實驗室今年8月在Science雜志上發表了題為“Dense Chromatin Activates Polycomb Repressive Complex 2 to Regulate H3 Lysine 27 Methylation”的研究論文，發現組蛋白甲基化酶PRC2的酶活性受其底物染色質的緊密狀態的調節。相關報道請見朱冰：表觀遺傳學過去，現在，未來。

　　近期這一研究組又與中科院生物物理所許瑞明實驗室合作，在之前研究的基礎上，證明了Spindlin1蛋白上參與識別該組蛋白修飾的重要氨基酸殘基對rRNA基因轉錄的作用。相關成果公布在《美國國家科學院院刊》(PNAS)雜志上。

　　隨著研究的深入，科學家發現DNA序列不是唯一的遺傳信息，除了基因組DNA外，還有大量遺傳學信息調控著基因的表達，稱之為表觀遺傳信息。表觀遺傳是指DNA序列不發生變化的情況下，基因表達卻發生了可遺傳的改變。這種改變是細胞內除了遺傳信息以外的其他可遺傳物質發生的改變，且這種改變在發育和細胞增殖過程中能穩定傳遞。

　　表觀遺傳信息與基因序列本身一樣重要，因為它控制著基因是否被開啟或關閉，從而決定他們是否制造蛋白質。在過去的幾十年里，研究人員已經知道DNA 甲基化作用是這些標記基因沉默的表觀遺傳修飾過程中的其中一種類型，這種修飾導致靶標基因不能生產蛋白質。此外還有一種修飾叫做組蛋白甲基化作用，該反應是標記包裹DNA的組蛋白。

　　其中組蛋白甲基化尾端殘基tudor結構域色氨酸殘基在表觀遺傳調控基因表達和DNA損傷應答等方面扮演了重要的角色，之前的研究揭示出其中在芳香族殘基中的甲基賴氨酸結合，但是具體的組蛋白尾端殘基周圍特殊序列的分子作用機制，至今科學家們還并不是很清楚。

　　2011年朱冰實驗室與中科院生物物理所許瑞明實驗室合作，發現了一個特異性識別組蛋白修飾H3K4me3的核仁蛋白Spindlin1對rRNA 基因轉錄的調控作用。在此基礎上，他們又探索了結合在核仁蛋白Spindlin1 tudor狀結構域上的H3K4多肽的結晶結構，從中證明了Spindlin1蛋白上參與識別該組蛋白修飾的重要氨基酸殘基對rRNA基因轉錄的作用。

　　研究人員發現組蛋白序列識別是通過一種與眾不同的方式，包含有氨基末端，組蛋白H3的一對精氨酸殘基的參與，其中Spindlin1蛋白pre-RNA的表達會影響結合受損刺激，這種新的結合方式能識別目標組蛋白修飾H3K4me3，并具有序列專一性。

　　這些實驗分析數據證明了Spindlin1蛋白上參與識別該組蛋白修飾的重要氨基酸殘基對rRNA基因轉錄的作用，為進一步理解tudor結構域蛋白在組蛋白尾端表觀遺傳標記中的作用，提出了新觀點。