基因调控与表观遗传

组蛋白修饰(histone modification)

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想象一根极长的线,绕在许多小线轴上以防打结。现在再想象:根据哪些线轴上夹着小旗子,工人就知道该把哪些段的线松开来用、哪些该让它紧紧绕着。在细胞里,那根线是 DNA,线轴是组蛋白,而旗子就是组蛋白修饰——线轴上一些小小的化学标签,标示那里的 DNA 应该是敞开可读、还是紧紧关闭。

准确地说,组蛋白修饰是加在组蛋白上的化学基团,DNA 缠绕在这些组蛋白周围(形成叫核小体的单元)。常见的标签包括乙酰基、甲基和磷酸基,多数挂在组蛋白伸出来的“尾巴”上。乙酰化由叫 HAT 的酶添加、由 HDAC 移除,一般会松开包装、把基因开启,因为它中和了组蛋白的正电荷,使它们抓 DNA 抓得没那么紧。另一些标记,比如某些甲基化,则可能开、也可能关,全看具体标在哪个位点。阅读型蛋白质识别这些标记、招募下一步的机器,所以这些标签起着一套灵活的信号编码的作用。

组蛋白修饰作为表观遗传控制的核心一层而重要,它与 DNA 甲基化和染色质重塑携手协作。它们让细胞把基因设到“活跃”“待命”或“沉默”状态,并记住这些设置。它们在癌症和发育研究中被大量研究,而改变乙酰化的 HDAC 抑制剂类药物已在某些癌症中使用。流行的说法“组蛋白密码”是个有用的比喻,但要提醒一句:这些标记更像是一种概率性的、依情境而定的影响,而不是一套僵硬的一一对应的密码。

在一个基因处给组蛋白加上乙酰基标签,就像把附近的线轴松开:DNA 敞开来,该基因的表达升高,而 HDAC 抑制剂类抗癌药正是利用这一点——它阻止那些标签被剥除。

乙酰基标签松开包装,把基因唤醒。

乙酰化几乎总是打开染色质、激活基因,但组蛋白的甲基化是两面派:有些甲基标记激活、另一些使之沉默,所以你若不知道具体是哪个氨基酸残基带着它,就无法判断一处组蛋白甲基化是“开”还是“关”。

又称
histone markshistone tail modificationhistone acetylation and methylation组蛋白标记組蛋白標記