青科沙龙第112期 | Nature-旁着丝粒异染色质的建立机制
以组蛋白H3K9甲基化修饰为标记的旁着丝粒异染色质(pericentric heterochromatin)是染色质的重要组成部分,其在确保正确的有丝分裂、调控恰当的基因表达以及维持基因组稳定性等方面起着重要作用。异染色质这一名词于1928年由德国科学家Emil Heitz提出,被用来描述细胞中被染料浓密着色的染色质区域,这类异染色质在旁着丝粒区尤为明显,并且在绝大部分细胞类型中均为异染色质,因此被称为组成型异染色质,以与由H3K27甲基化修饰所标记的兼性异染色质相区别。
组成型异染色质与1930年发现的首个表观遗传学现象(果蝇眼睛的位置效应花斑现象,position effect variegation,PEV)密切相关。PEV现象的发现者Hermann Muller于1946年获得了诺贝尔奖。随后,科学家们通过遗传筛选获得了突变后能抑制该现象的基因,并将它们称为花斑效应抑制子基因Su(var)。1986年, Su(var)2-5基因被克隆,其编码的蛋白质定位于组成型异染色质区域,所以被命名为异染色质蛋白1(heterochromatin protein 1,HP1)。2000年,Su(var)3-9同源基因编码的SUV39H家族蛋白被发现是组蛋白H3K9甲基化酶。该发现具有里程碑意义,因为SUV39H家族蛋白是首个组蛋白甲基化酶,H3K9甲基化也是首个能标记特定染色质区域的组蛋白甲基化修饰,这一工作开启了组蛋白甲基化修饰的研究浪潮。2001年,多个课题组发现HP1及其同源蛋白能够选择性识别甲基化的H3K9。
然而,组成型异染色质领域仍然存在着两个长期的未解之谜:
1.在高等真核生物中,SUV39H家族蛋白是怎样被招募到旁着丝粒区域以起始异染色质形成的?
组成型异染色质与1930年发现的首个表观遗传学现象(果蝇眼睛的位置效应花斑现象,position effect variegation,PEV)密切相关。PEV现象的发现者Hermann Muller于1946年获得了诺贝尔奖。随后,科学家们通过遗传筛选获得了突变后能抑制该现象的基因,并将它们称为花斑效应抑制子基因Su(var)。1986年, Su(var)2-5基因被克隆,其编码的蛋白质定位于组成型异染色质区域,所以被命名为异染色质蛋白1(heterochromatin protein 1,HP1)。2000年,Su(var)3-9同源基因编码的SUV39H家族蛋白被发现是组蛋白H3K9甲基化酶。该发现具有里程碑意义,因为SUV39H家族蛋白是首个组蛋白甲基化酶,H3K9甲基化也是首个能标记特定染色质区域的组蛋白甲基化修饰,这一工作开启了组蛋白甲基化修饰的研究浪潮。2001年,多个课题组发现HP1及其同源蛋白能够选择性识别甲基化的H3K9。
然而,组成型异染色质领域仍然存在着两个长期的未解之谜:
1.在高等真核生物中,SUV39H家族蛋白是怎样被招募到旁着丝粒区域以起始异染色质形成的?
2.不同物种的旁着丝粒区域序列不保守,那么,为什么这种不保守的序列能被保守的分子机器所识别?
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