PNAS:揭示表觀遺傳學修飾背後的精確分子機制

2020-12-08 生物谷

2020年6月16日 訊 /生物谷BIOON/ --近日，一項刊登在國際雜誌Proceedings of the National Academy of Sciences上的研究報告中，來自歐洲分子生物學實驗室的科學家們通過研究揭示了表觀遺傳學修飾背後的分子機制，DNA製造RNA進而製造蛋白質是分子生物學中的一項基本原理，基因表達的過程會以多種方式被嚴格調控，DNA自身會攜帶一種可逆轉的化學修飾過程，即甲基化修飾，其能影響基因的表達。

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這項研究中，研究人員首次揭示了DNA甲基化如何通過誘導沉默複合體的組裝來指導細胞抑制部分基因組的表達；DNA甲基化是當細胞分裂時能夠遺傳的唯一一種表觀遺傳學修飾過程，這就意味著，一旦特殊的DNA序列被甲基化修飾，其就會在有機體的整個生命階段存在，甲基化就好比是DNA上的一種標記，其能以一種依賴於親本來源的方式促進某些基因失活，此外，DNA的甲基化還能作為一種細胞防禦機制，其能防止寄生蟲的DNA片段在基因組中移動並威脅其完整性，這種修飾就能指導細胞抑制這些所謂的轉座子的功能。

儘管進行了很多年的研究，但目前研究人員並不清楚DNA甲基化抑制基因表達背後的精確分子機制，這項研究中，研究人員發現，蛋白質TRIM28或許是抑制甲基化基因所需要的，同時其也是此前研究人員並未發現與DNA甲基化有關聯的一種沉默因子，然而，TRIM28並不會直接與DNA相互作用，這就意味著，其它蛋白質或許參與到了上述過程中去。

利用遺傳學和生化分析結合的方式，研究人員表示，在DNA甲基化存在的情況下，TRIM28能與酶類OGT相結合，從而通過添加糖類基團來修飾其它蛋白質（這一過程稱之為糖基化修飾），此外研究者還發現，對特異性DNA結合蛋白進行甲基化定向的糖基化修飾或能抑制甲基化基因被表達。研究者Matthieu Boulard博士表示，本文研究結果表明，蛋白質的糖基化修飾在DNA甲基化過程中扮演著關鍵角色，其或能揭示被大量研究的表觀遺傳學修飾背後的分子機制。

此前研究人員揭示了糖基化修飾在基因調節過程中扮演關鍵角色的首個證據，研究者指出，在果蠅發育過程中，糖基化修飾會抑制特定細胞中基因的發育和表達。在哺乳動物機體中，DNA的甲基化或能通過激活誘導調節性因子的糖基化過程來誘導基因出現沉默，相關研究結果或能幫助解決表觀遺傳學研究中的一個核心問題，即抑制甲基化啟動子機制的本質。（生物谷Bioon.com）

原始出處：

Mathieu Boulard,Sofia Rucli,John R. Edwards, et al. Methylation-directed glycosylation of chromatin factors represses retrotransposon promoters, Proceedings of the National Academy of Sciences (2020). DOI: 10.1073/pnas.1912074117

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