新的組蛋白修飾將代謝與基因活性結(jié)合起來

HelmholtzZentrumMünchen和Ludwig-Maximilians-UniversitätMunichy(慕尼黑大學(xué))的科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，兩種新的組蛋白修飾將細胞代謝與基因活動聯(lián)系起來。該研究發(fā)表在Nature Structural and Molecular Biology上。DNA被包裹在稱為組蛋白的蛋白質(zhì)周圍，用于將DNA包裝在細胞核內(nèi)，并在調(diào)節(jié)基因表達中發(fā)揮重要作用。組蛋白可以用小化學(xué)基團修飾，其中許多是細胞代謝產(chǎn)物。通過損害或增強轉(zhuǎn)錄，這些修飾能夠影響基因活性。

雖然這可能提供一種潛在的機制，通過這種機制我們的環(huán)境 - 例如我們吃的食物 - 可以導(dǎo)致基因表達的變化，但仍然不清楚組蛋白標記是如何與細胞代謝真正耦合的，以及這可能如何影響染色質(zhì)組織和基因活動。

在這項研究中，來自HelmholtzZentrumMünchen和LMU的功能表觀遺傳學(xué)研究所(IFE)的Robert Schneider團隊研究了兩種新的修飾，丙?；投□；?即在組蛋白中加入丙?；投□；?。研究人員發(fā)現(xiàn)丙?；投□；纱嬖谟诮M蛋白H3上，特別是賴氨酸殘基14(H3K14)。

丙酸鹽和丁酸鹽是脂肪酸代謝的產(chǎn)物

根據(jù)該研究，這些修飾特異性地標記高度表達的基因，并且它們的存在在代謝改變時發(fā)生變化，例如在禁食時。研究人員還表明，組蛋白丙酰化可以驅(qū)動試管中的轉(zhuǎn)錄(體外)，這表明它是一種刺激性標記，能夠在基因存在時使其表達。“有趣的是，丙酸和丁酸是脂肪酸代謝的產(chǎn)物”，Robert Schneider解釋說。“這意味著這些組蛋白修飾可能是細胞代謝狀態(tài)與染色質(zhì)結(jié)構(gòu)相關(guān)聯(lián)的一種方式。”

組蛋白修飾引發(fā)生物反應(yīng)的一種方式是通過特定蛋白質(zhì)，即所謂的“讀者”識別。該團隊使用下拉分析和質(zhì)譜聯(lián)用，確定了這些新標記的特定讀取蛋白。響應(yīng)脂肪酸代謝和讀取蛋白結(jié)合而添加這些標記會改變?nèi)旧|(zhì)的特征，從而改變其功能狀態(tài)。施奈德說：“這些結(jié)果對糖尿病和肥胖等代謝疾病尤其重要。” “我們現(xiàn)在的目標是研究這些新基因開關(guān)在疾病模型中的作用。”

結(jié)果表明組蛋白丙?；赡茉诖x信號傳導(dǎo)和疾病中起作用，因為丙酰輔酶A羧化酶(降解該輔因子的酶)與代謝疾病有關(guān)并且實際上改變組蛋白丙酰化。

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