Nature發表表觀遺傳學新成果揭示與生育有關的重要機制

高等生物的基因組DNA圍繞著由四種組蛋白組成的八聚體，形成碟狀的核小體結構。基因組DNA以這樣的形式包裝成為染色質，使DNA受到良好的保護。通過“讀取”模塊識別組蛋白修飾是表觀遺傳學調控的一個主要機制。

十一月十四日Nature Communications雜志發表的一項新研究揭示了小鼠生殖細胞生成中的一個重要機制。Johns Hopkins大學醫學院、Rice大學和Wisconsin-Madison大學的研究人員向人們展示了酶KDM4B是如何“讀取”和“擦除”組蛋白修飾的。

“在生殖過程中，細胞通過這個表觀遺傳學機制來關閉和保護基因組特定部分，”Johns Hopkins大學的副教授Sean Taverna博士說。“KDM4B及其組蛋白目標在小鼠睪丸非常普遍，而且這個組蛋白缺失會抑制單細胞生物的生殖，我們認為這種互作可能在人類不育或其它疾病中起作用。”

Taverna及其同事此前對擁有兩個細胞核的單細胞生物（四膜蟲）進行研究。四膜蟲一個細胞核在活躍地制造蛋白質，另一個細胞核只在交配的時候激活。研究人員發現，活躍細胞核的組蛋白H3K23幾乎沒有甲基化標簽，但處于減數分裂早期的交配細胞核帶有三個甲基（H3K23me3）。而且H3K23me3所在的基因組區域在減數分裂過程中不被切割。

研究人員鑒定了三個賴氨酸去甲基化酶（KDM4s）：KDM4A結合H3K23me3和兩個其它組蛋白標簽，KDM4C結合另一個組蛋白標簽，但KDM4B只結合H3K23me3。他們解析了這些賴氨酸去甲基化酶的3D結構，明確了三種KDM4s的結合偏好。

研究人員還在哺乳動物中進行了研究。小鼠研究顯示，經歷早期減數分裂的未成熟精子會出現H3K23me3和KDM4B增多。KDM4B“讀取”H3K23me3之后，還會擦掉旁邊賴氨酸上的甲基（H3K36me3）。

母型-合子型轉變(MZT)對于新個體形成是必不可少的。雖然早期胚胎發育研究已經取得了不少進展，但人們對MZT過程依然知之甚少。奧斯陸大學和加州大學的研究團隊最近在Nature雜志上發表文章，揭示了組蛋白H3K4me3對小鼠卵母細胞MZT的調節作用。

大阪大學牽頭的日本團隊在人類細胞核中發現了一類新“暗物質”。這是一種新型組蛋白表觀遺傳學修飾，稱為H4K20ac（組蛋白H4賴氨酸20乙酰化）。在此之前，人們只在植物細胞中看到過H4K20ac。

人們對創傷性事件的記憶往往是根深蒂固的。MIT的神經科學家向人們展示，用藥物抑制HDAC2能改變記憶相關基因的組蛋白乙酰化，讓大腦的記憶更具可塑性。他們在Cell雜志上發表文章指出，HDAC2抑制劑可以消除小鼠已建立的創傷性記憶。