揭示染色質調節蛋白特異性組合調控染色質活性
發布日期：2013-04-28 瀏覽次數 ：981
揭示染色質調節蛋白特異性組合調控染色質活性
在人類基因組序列次發布10年之后，研究人員發現關于影響基因功能的機制的新線索。Bradley Bernstein和Aviv Regev領導的研究小組集中研究染色質---與DNA相結合的促進基因表達的非基因物質---和協調染色質活性的特異性調節物，其中Bradley Bernstein是馬薩諸塞州總醫院和哈佛醫學院病理學副教授，也是布洛德研究所(Broad Institute)的準會員，而Aviv Regev是布洛德研究所核心成員，也是麻省理工學院副教授。布洛德研究所表觀基因組計劃(Epigenomics Program)經理Charles Epstein解釋道，“我們知道很多不同的染色質調節物指導染色質結構和活性。”但是這些這些調節物如何操作的細節人們一直不清楚。
根據2011年12月23日發表在《細胞》雜志上的一篇研究論文，研究小組發現染色質調節蛋白的特異性組合控制比較重要的染色質活性，比如組蛋白修飾。組蛋白是組成染色質的非基因物質的一部分。通過修飾這些蛋白，染色質影響內在的DNA遺傳密碼如何翻譯。
共同一作者Alon Goren是馬薩諸塞州總醫院和布洛德研究所的一名博士后，他說，“我們想發現一種方法來研究調節染色質的蛋白因子組合”。過去十年以來，研究人員已發現大量關于組蛋白修飾及其對染色質影響的重要性的新信息。科學家們已經在很多細胞類型中證實組蛋白修飾與基因、蛋白和酶調節之間存在廣泛關聯。Goren補充道，“但是我們對增加、移除和維持這些組蛋白修飾的我們稱作染色質調節物的蛋白因子和復合物的認識仍然不深。這篇研究展示了一種系統性方法來理解它們在染色質調節上的功能。”
通過設計一種新技術ChIP-string，即將一種研究染色質的標準方法即染色質免疫沉淀(chromatin immunoprecipitation, ChIP)和Nanostring公司nCounter分析系統(Nanostring nCounter Analysis System)平臺結合在一起用于研究基因表達，研究小組開發出一種篩選方法在兩種不同細胞類型中研究染色質調節物。共同一作者Oren Ram是 Bernstein實驗室的一名博士后，他補充道，“這種方法允許我們以一種非常強有力和有組織的方式了解到在兩種人細胞類型---一種癌細胞系和胚胎干細胞中30種染色質調節物是如何工作的。通過這種方式，我們了解到很多關于它們的組裝和它們彼此間關聯方式的信息。”
特別地，研究小組發現染色質調節物以模塊(module)或成組的方式一起運作。在癌細胞系中，他們檢測到6個不同的模塊，而且在每個模塊內發現雙功能性(bifunctionality)：特定激活物和抑制物一起在運轉，就像是齒輪相互嚙合在一起。Goren解釋道，“我們發現染色質調節區域中的這種模塊性和雙功能性。我們認為這有助于細胞進行微調調控，就像精致刻度盤一樣，能夠按照需要進行調節。”
再者，研究人員觀察到統計學證據：同樣的調節物能夠參與到不同組中或或者說將不同組連接在一起。這本質上不是物理結合(physical association)---盡管可能也存在---，而是人們要理解調節物能夠根據它們的功能加入到很多不同的組。一些結合是非常強的，而其他的結合則是比較弱的。Goren說，“根據復合物中調節物的不同，它的活性可能也是不同的。這有點類似于告訴我誰是你的朋友，而我則告訴為了謀生該做什么。”
展望未來，研究小組希望根據染色質調節物活性的類型預測組蛋白修飾模式。通過利用RNAi技術，他們將研究移除一個染色質-調節物模塊中一個組分的影響。Epstein補充到，“這將允許我們從功能上理解當干擾特定染色質調節物時會發生什么。”
如今大量的癌癥基因組研究正發現特定染色質調節物發生突變。提出在癌癥治療中使用染色質調節物--所謂表觀遺傳調節物---的抑制物的觀點也是非常令人振奮的。Epstein說，“我們的論文為研究染色質調節復雜性打開一片新天地。通過詳細描述這種復雜性，我們希望在癌癥中特異性突變和這是否可能產生更好的診斷和治療方法方面獲得新的啟示。”
揭示染色質調節蛋白特異性組合調控染色質活性
推薦行情