表觀遺傳學(xué)被定義為對遺傳性狀的研究，其不涉及DNA序列的變化。這種觀點(diǎn)已經(jīng)被大量的生化證據(jù)所拓寬，揭示了一系列復(fù)雜且通用的分子機(jī)制，這些機(jī)制在不改變DNA序列的情況下調(diào)節(jié)基因表達(dá)。這些包括DNA和RNA分子的化學(xué)修飾，以及組蛋白的翻譯后修飾 - DNA周圍的蛋白質(zhì)形成染色質(zhì)鏈。組蛋白的翻譯后修飾包括在這些蛋白質(zhì)的特定氨基酸殘基處的乙酰化，磷酸化和甲基化(分別添加乙?；?，磷酸基和甲基)1。在自然中寫作，F(xiàn)arrelly 等。2 據(jù)報(bào)道，組蛋白也可以通過添加血清素來修飾，血清素是一種在調(diào)節(jié)神經(jīng)元活動(dòng)中具有重要作用的分子。

血清素由氨基酸色氨酸的代謝產(chǎn)生。它起神經(jīng)遞質(zhì)的作用 - 一種充當(dāng)神經(jīng)元之間信號的分子 - 并作為一種營養(yǎng)因子，幫助神經(jīng)元生長，存活和分化。精神分裂癥，抑郁癥和孤獨(dú)癥譜系障礙等精神疾病與神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育關(guān)鍵時(shí)期的5-羥色胺依賴性信號傳導(dǎo)有關(guān)3。

通過各種5-羥色胺受體的信號傳導(dǎo)導(dǎo)致染色質(zhì)重塑，由此染色質(zhì)的構(gòu)象以允許基因表達(dá)的方式改變4(圖1a)。5-羥色胺受體依賴性染色質(zhì)重塑由包括組蛋白翻譯后修飾的信號介導(dǎo)4。血清素驅(qū)動(dòng)的信號如何與影響染色質(zhì)結(jié)構(gòu)的其他分子信號整合，仍然未得到很好的探索。

Farrelly及其同事的研究表明，血清素可以通過一種稱為血清素化的翻譯后修飾直接靶向組蛋白，從而以不依賴于受體的方式作用于染色質(zhì)。對于一些非核蛋白質(zhì)，這種化學(xué)修飾已有十多年的歷史。屬于GTP酶家族的一些小的酶在通過其它酶特異性谷氨酰胺氨基酸殘基被稱為鈣依賴性轉(zhuǎn)谷氨酰胺酶被serotonylated 5 - 7(圖1b)。這種方法具有在細(xì)胞分裂中平滑肌細(xì)胞的誘導(dǎo)作用5，胰島素分泌的胰腺中的調(diào)節(jié)由β細(xì)胞6和蛋白的內(nèi)在化，其傳送從血清素血液進(jìn)入血小板7。

雖然先前沒有描述細(xì)胞核中的血清素化，但一些有趣的暗示支持其存在。在細(xì)胞中的轉(zhuǎn)谷氨酰胺酶2(TGM2)的總量的一小部分8，以及這些細(xì)胞的血清素含量的一部分9，在細(xì)胞核中被發(fā)現(xiàn)。這些觀察結(jié)果表明，血清素化可以靶向核蛋白，從而獨(dú)立于血清素受體及其信號傳導(dǎo)途徑影響基因表達(dá)。Farrelly及其同事檢測到組蛋白H3(H3Q5位置)5位谷氨酰胺殘基的血清素化。與組蛋白的翻譯后修飾的許多其他靶標(biāo)一樣，該殘基位于蛋白質(zhì)的氨基末端區(qū)域。組蛋白H3，H2A，H2B或H4上似乎不存在其他血清亞型位點(diǎn)，這突出了這種修飾的顯著特異性。

組蛋白H3的N末端尾部是所有組蛋白中最具特征的區(qū)域。在過去的十年中，已經(jīng)在該蛋白質(zhì)區(qū)域中描述了許多具有功能意義的修飾(單獨(dú)或組合)10。組蛋白H3(H3K4)的4位賴氨酸氨基酸殘基的三甲基化(添加三個(gè)甲基)被認(rèn)為是用于鑒定處于能夠轉(zhuǎn)錄的狀態(tài)的基因組的部分的最可靠標(biāo)記。值得注意的是，負(fù)責(zé)將第一，第二和第三甲基轉(zhuǎn)移至該賴氨酸殘基的酶是獨(dú)特的11。

Farrelly及其同事報(bào)道，當(dāng)H3K4三甲基化時(shí)，TGM2使H3Q5血清亞型化(圖1c)。這兩種翻譯后修飾的組合稱為H3K4me3Q5ser。鑒于修飾的賴氨酸和谷氨酰胺殘基是相鄰的，兩種修飾的穩(wěn)定性(或半衰期)可能是共同依賴的。這種接近也可能有助于招募專門的染色質(zhì)重塑蛋白復(fù)合物。事實(shí)上，作者的研究結(jié)果表明，H3K4me3Q5ser可能有助于轉(zhuǎn)錄因子TFIID的功能，TFIID作用于染色質(zhì)以促進(jìn)轉(zhuǎn)錄。

這些發(fā)現(xiàn)提出了其他引人注目的問題 TGM2是否在甲基化H3K4的酶的功能中起作用，例如MLL1?如果是這樣，未來的研究應(yīng)該試圖澄清這些酶之間的功能相互作用。H3Q5的血清素化是否會(huì)影響其他翻譯后修飾，其方式類似于H3K4的三甲基化和組蛋白H3第9和14位賴氨酸殘基的乙?；绾蜗嗷ビ绊?2?5-羥色胺的細(xì)胞內(nèi)池是否以不同方式補(bǔ)充，這取決于在任何給定時(shí)間血清素在各種細(xì)胞區(qū)室中的使用方式?外核血清素是否會(huì)因需要運(yùn)輸?shù)郊?xì)胞核而影響組蛋白的血清素化?

組蛋白的血清素化及其對轉(zhuǎn)錄的潛在影響可能只是與染色質(zhì)變化相關(guān)的翻譯后修飾不斷擴(kuò)大的情景中的冰山一角。組胺化和多巴胺化(分別添加組胺，氨基酸和多巴胺，一種神經(jīng)遞質(zhì))可能加入該方，這可能使破譯組蛋白修飾語言的任務(wù)復(fù)雜化。然而，一條激動(dòng)人心的發(fā)現(xiàn)之路似乎在前方。