[转帖]研究人员发现组蛋白间的“交谈”的作用

研究人员发现组蛋白间的“交谈”的作用
消息来源：www.lifeomics.com

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      研究人员以化学方法合成的泛素化组蛋白H2B为研究对象，证明了组蛋白之间的直接“交谈”可以使另一组蛋白的赖氨酸发生甲基化。

 

 

       依据“组蛋白密码”学说，组蛋白的翻译后修饰是实现基因表达调控的重要机制，如组蛋白H2B在第120位赖氨酸上发生泛素化（ubH2B）就是其中一种翻 译后修饰方式。来自洛克菲勒大学（Rockefeller University）的Tom Muir研究小组想要证明ubH2B能够直接引起组蛋白H3第79位赖氨酸发生甲基化，而同校的Robert Roeder小组也一直致力于研究介导催化该反应的甲基化酶——hDot1L。为了能够在体外实验体系中模拟该反应，这两个研究小组开展了合作研究。

 

 

       因为体内泛素化的产量很低，而且可能导致纯化的ubH2B发生多余的修饰，所以研究人员选用化学合成法得到ubH2B。他们利用了表达蛋白连接 （expressed protein ligation, EPL）技术，将一个C端含有硫酯的合成蛋白与另一个N端为半胱氨酸的肽段连接起来，从而使半胱氨酸留在接合位点处。

 

 

       该研究小组之前已经成功地运用这一技术将泛素连接到一个含有H2B后9个氨基酸的短肽上，现在为了能构建全长的ubH2B，他们对这项技术进行了小改造， 在原有产物的基础上进行第二次EPL反应。Robert McGinty是合成ubH2B的主要参与者，他解释说：“我们需要用第二个连接位点才能将H2B的余下部分连接上去，因此我们就在原有肽段的N端再加进 一个带有保护基团的半胱氨酸。”这个保护基团能够阻止第一次EPL发生时泛素连接到该位点上，并可以在第二次EPL前加以去除，从而使半胱氨酸暴露出来。

 

 

       两次EPL反应完成后，合成产物和天然H2B的唯一区别就在于连接位点处的半胱氨酸不同于天然H2B的丙氨酸。让我们迅速地回想一下有机化学知识吧：该蛋 白只有一个半胱氨酸，因此可以用雷尼镍催化脱硫反应，使半胱氨酸转化为丙氨酸，这样就得到了和天然ubH2B完全一致的产物。

 

 

       得到这一泛素化修饰的组蛋白后，研究人员用hDot1L甲基化酶进行了体外检测。他们发现，只有以H2B发生泛素化修饰的核小体作为反应底物，才能检测到 甲基化酶的活性，在不含该修饰的核小体中则未能检测到。为了得到进一步确认，研究人员利用质谱分析了这些核小体的H3，证实确实只在含有ubH2B的核小 体才会发生强烈的单甲基化或双甲基化。

 

 

       在生物体内，组蛋白H3第79位赖氨酸的甲基化水平要比H2B泛素化程度高得多。研究人员又提出了另一个疑问，他们想知道ubH2B是否能够引起反式的组 蛋白H3甲基化。因此，他们又构建了一种双核小体，其中一个核小体含有ubH2B，另一个核小体的H2B则没有经过修饰。结果显示，甲基化还是只能在含有 ubH2B的核小体中发生。McGinty认为：“泛素化标记可能只是短时间存在，而甲基化的持续时间则更长。”他还说道，这也许可以解释为什么甲基化水 平和泛素化程度的存在较大差别，也可能这一过程还受到其它因子的调控，这还需要进一步的遗传学研究加以确证。

 

 

       McGinty认为，他们已经成功地开发出了一种通用的泛素连接技术，可以用于完成组蛋白以及其它非组蛋白的特定位点泛素化修饰。合成的ubH2B除了可 以用于研究这一修饰对其它甲基化事件的影响外，还可以用于研究泛素化修饰在转录事件和DNA损伤修复中所起的作用。

 

 

       为了能够继续破译组蛋白密码，McGinty认为可以进一步拓展这一合成系统：“我们可以想象一下，将这项技术和其它化学方法结合起来，构建出各种核小体 和染色体的芯片，使芯片中存在各式各样的特定位点修饰的组合，这种一定会成为分析各种修饰的相互作用信息的强有力工具。”

 

 

 

原文检索：www.nature.com

 

 

Sirius/编译

 

 

关键词：表达蛋白连接
Key words：EPL