NIBS朱冰实验室JBC报道表观遗传新发现

　　2013年9月10日，北京生命科学研究所的朱冰实验室在The Journal of Biological Chemistry杂志上在线发表题为《Histone H2A ubiquitination inhibits the enzymatic activity of H3 Lysine 36 methyltransferases》的文章。该文章主要报道了组蛋白H2A的单泛素化修饰可以直接抑制组蛋白H3第36位赖氨酸甲基转移酶的生化活性。

　　组蛋白具有多种翻译后修饰，组蛋白修饰间的相互调节具有重要的生理意义。此前,朱冰实验室发现转录抑制相关的组蛋白H3K27甲基化修饰与转录活跃相关的组蛋白H3K36甲基化修饰的高阶状态在体内几乎不能共存于同一组蛋白H3分子。该项研究发现H3K36甲基化修饰直接拮抗H3K27甲基化酶PRC2的活性，并进一步发现经典的PRC2拮抗蛋白Ash1是一个H3K36甲基化酶。该项工作于2011年发表于The Journal of Biological Chemistry杂志，并被该杂志评为年度最佳论文。

　　然而，该工作也发现H3K27甲基化不能抑制H3K36甲基化酶的活性，这种单向的抑制机制不足以解释H3K27与H3K36高阶甲基化修饰间的完全互斥。

　　组蛋白H2A单泛素化与组蛋白H3K27甲基化均为重要的Polycomb类抑制性修饰，且常共存。因此，本研究试图从组蛋白H2A单泛素化修饰的角度去解释H3K27与H3K36甲基化间不共存的机制。在本研究中，朱冰实验室建立了一套纯化到毫克级单泛素化组蛋白H2A的简便方法，并能在体外组装H2A完全单泛素化的核小体，并比较不同组蛋白甲基转移酶在该核小体底物上的生化活性。本研究发现多个H3K36甲基转移酶的活性均会被组蛋白H2A单泛素化抑制，但其它位点上的甲基化酶则不受H2A单泛素化的影响。这些进展与已知的文献一起更好地揭示了H3K36甲基化与Polycomb修饰及转录调节间的关系。

　　北京生命科学研究所与北京师范大学联合培养的博士生袁刚为本文的第一作者，朱冰实验室的技术员马奔、袁文博士、张珠强博士对研究工作具有重要贡献，其他作者包括本所的冯丽、丁晓军、陈涉博士、中国科学院生物物理研究所的陈萍博士和李国红博士以及清华大学的沈晓骅博士。朱冰博士为本文通讯作者。该研究由科技部、北京市科委和HHMI国际青年科学家项目资助，主要工作在北京生命科学研究所完成。