專題：Cell專題
來自埃默裡大學生物系和耶魯大學遺傳學系的研究者在最新一期的Cell雜誌上發表了他們在表觀遺傳學方面的新見解，文章標題為：A C. elegans LSD1 Demethylase Contributes to Germline Immortality by Reprogramming Epigenetic Memory。
文章的通訊作者是埃默裡大學生物系的William G.Kelly教授，第一作者David J.Katz，他是William實驗室的博士後，現任埃默裡大學副教授。William教授的實驗室主要以C.elegans為模型研究幹細胞的「母親」受精卵的發育情況，研究胚胎發生期幹細胞的發育情況，和多能性的維持機制。
幹細胞一直都是生命科學領域的香餑餑，誰都在研究它，可是卻沒有人知道幹細胞究竟是如何從受精卵逐步發育成胚胎幹細胞的呢？當中的各種分子機制和表觀遺傳學機制沒人清楚。而William的實驗室正是要解開胚胎幹細胞的身世之謎。
博士後David說，我們的這篇文章解釋了受精卵發育的機制，簡單的說，受精卵首先要清除來自母體和父體的遺傳程序信息才可能分化成一個全新的生命。生物學的一個經典難題是，一個卵細胞和一個精子如何蛻變成一個新生命？當精子遇上卵細胞時，受精卵首先要清除來自親代的特殊程序信息（精子或卵細胞自身的遺傳程序信息），然後再開始生長成為一個新的生命。也正是這個原因，子代與親代的表觀遺傳信息發生了深刻的變化。
研究人員發現程序重排與一個特殊的組蛋白修飾作用有關，這個組蛋白修飾作用牽涉到H3K4me2 demethylase LSD1/KDM1。如果這個組蛋白修飾發生突變將導致清除作用（清楚親代的表觀遺傳學信息）失效。正常的C.elegans繁殖下一代的時候組蛋白的修飾信息不會傳遞給下一代。而如果發生突變，組蛋白的修飾信息會一代代傳下去，研究小組做了個實驗，把spr-5突變（這一突變會導致不孕），同時再突變LSD/KDM1，結果發現子代變得越來越繼承親代的不孕性狀。而如果再從外界引進LSD/KDM1又使得子代清除親代的表觀遺傳修飾程序的功能得以恢復。
這些結果表明，H3K4是一個具有維持子代表觀遺傳學記憶的蛋白，而在正常情況下LSD/KDm1（一種酶）能清除這些記憶，使得子代按照新的表觀遺傳學信息發育。
研究小組下一步將在小鼠模型上驗證這一結論。（生物谷Bioon.com）
生物谷推薦原始出處：
Cell, Volume 137, Issue 2, 308-320, 17 April 2009 doi:10.1016/j.cell.2009.02.015
A C. elegans LSD1 Demethylase Contributes to Germline Immortality by Reprogramming Epigenetic Memory
David J. Katz1,T. Matthew Edwards1,Valerie Reinke2andWilliam G. Kelly1,,
1 Biology Department, Emory University, Atlanta, GA 30322, USA
2 Department of Genetics, Yale University School of Medicine, New Haven, CT 06520, USA
Epigenetic information undergoes extensive reprogramming in the germline between generations. This reprogramming may be essential to establish a developmental ground state in the zygote. We show that mutants in spr-5, the Caenorhabditis elegans ortholog of the H3K4me2 demethylase LSD1/KDM1, exhibit progressive sterility over many generations. This sterility correlates with the misregulation of spermatogenesis-expressed genes and transgenerational accumulation of the histone modification dimethylation of histone H3 on lysine 4 (H3K4me2). This suggests that H3K4me2 can serve as a stable epigenetic memory, and that erasure of H3K4me2 by LSD/KDM1 in the germline prevents the inappropriate transmission of this epigenetic memory from one generation to the next. Thus, our results provide direct mechanistic insights into the processes that are required for epigenetic reprogramming between generations.