科学家破译“组蛋白密码”识别新机制

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科学家破译“组蛋白密码”识别新机制

记者日前从中科院上海应用物理研究所获悉，清华大学医学院基础医学系和结构生物学中心李海涛课题组利用上海光源生物大分子晶体学线站，从结构生物学角度解析组蛋白甲基化修饰识别新机制，进一步揭开了错综复杂的表观遗传调控的神秘面纱。相关成果近期分别在线发表于《自然》和《基因与发育》杂志。
据了解，真核生物基因表达调控不仅依赖于特定的DNA序列元件，还受到特定组蛋白翻译后修饰的精密调节。组蛋白变体和组蛋白修饰赋予组蛋白巨大的信息荷载能力，参与构成一层超越DNA序列的表观遗传信息，在染色质结构调节及基因表达调控等过程中起着关键作用。目前，研究发现很多疾病与组蛋白修饰异常有着非常重要的关联，因此研究组蛋白修饰的产生、消除以及读取机制，对深入了解基因功能调控机制以及疾病的发生和治疗等有着重要意义。
据介绍，此次李海涛课题组利用上海光源生物大分子晶体学线站，解析了bromo-PWWP-H3.1K36me3复合物和bromo-PWWP-H3.3K36me3复合物的晶体结构，并结合从北京光源获得的free bromo-PWWP晶体结构数据，在原子水平上精细阐释了一种肿瘤抑制因子ZMYND11利用其串联“Bromo-ZnF-PWWP”结构域识别组蛋白变体H3.3K36me3修饰的分子机制。进一步研究表明，ZMYND11通过识别组蛋白H3.3K36me3修饰，在转录延伸水平抑制了肿瘤发生相关基因的过度表达，进而抑制肿瘤发生。
该研究首次揭示了生物体内存在组蛋白变体特异的甲基化识别蛋白。这种对组蛋白变体和甲基化修饰类型的双重识别，是组蛋白修饰识别机制上的新亮点，体现了真核生物表观遗传调控的复杂性和重要性。