十年前，基因的表達看上去是那么的簡單：基因被開啟或被關閉，不能同時開啟又關閉。之后時間到了2006年，一個重磅級的發現指出，在小鼠胚胎干細胞中的發育調控基因可以即激活基因，又抑制基因，這樣的基因被稱為“二價標記基因(bivalently marked genes)”，在發育和分化過程中可以有多重選擇。
這種矛盾的狀態類似于希望弄清楚紅綠燈是如何導航交通信號的一樣，吸引著全球的實驗室科學家們探索。研究指出在未分化狀態中，存在一些基因的控制區域(或啟動子)，尤其是那些對于發育至關重要的基因，這些區域通過與被激活或抑制的組蛋白進行“交流”，保持著可塑性，生物學家將這種狀態命名為“二價(bivalency)”狀態。
在最新這項研究中，來自Stowers醫學研究所的研究人員發現了一種蛋白復合物，能在小鼠胚胎干細胞的可塑性基因中實現激活組蛋白標記，并且指出缺失這種復合物，不會對干細胞分化過程中發育基因激活產生大的影響。這說明在胚胎，甚至癌細胞中的組蛋白修飾模式還存在許多可探究之處。
這項研究由Stowers醫學研究所Ali Shilatifard教授領導完成，發表在Nature Structural and Molecular Biology雜志上，Shilatifard教授表示，“關于發育調控基因的啟動子(開啟和關閉信號)，目前已經獲得了不少令人興奮的新發現”，“這項工作提出了組蛋白修飾能為調控基因表達組成代碼，但是我們認為這種代碼并不是絕對的，而是依賴于相關序列。”
在2001年，Shilatifard教授研究組第一次報道了一種稱為COMPASS的酵母蛋白復合物，他們指出COMPASS蛋白能夠對組蛋白 H3進行生化修飾，對染色體組蛋白上的lysine 4 (K4)位點進行甲基化。研究顯示，Set1/COMPASS能給H3K4添加一個、兩個或三個甲基。其中三甲基化H3K4現在已經成為從酵母到人類中轉錄活躍基因的標志。研究人員還發現，單甲基化的H3K4特異針對增強子，增強子是調控基因組織特異性表達的一種DNA元件。
此后他們又在人類細胞也發現了同樣的機制，哺乳動物也擁有與增強子區域存在關聯的，類COMPASS復合體，其中就包括MLL3和MLL4。研究人員針對MLL3進行了研究，他們構建了缺乏MLL3的小鼠胚胎細胞，并通過全面組蛋白甲基化分析來觀察甲基化模式的改變。研究顯示，這種細胞中增強子區域的H3K4單甲基化水平降低。
“研究指出，即使MLL2缺陷型小鼠胚胎干細胞失去了二價區域H3K4me3的標記，但依然會收到一種分化信號，仍然可以激活成熟所需的基因”，文章的第一作者胡德慶(Deqing Hu，音譯)博士表示，“這項工作為了解二價區域在多能干細胞和發育過程中的真正作用，提出了新的見解。”
這項研究的結果也有助于癌癥研究，比如癌癥干細胞也能在某些基因中出現二價組蛋白標記，這項研究將有助于解析癌癥干細胞是如何形成腫瘤的，并提出關閉這些基因的新方法。
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