生物通报道  2011年11月4日，北京生命科学研究所的研究人员在《EMBO reports》杂志在线发表题为“A model for mitotic inheritance of histone lysine methylation”的文章，报道了有丝分裂细胞周期中组蛋白甲基化修饰的重建和保持的机制。

北京生命科学研究所的朱冰博士和陈涉博士为文章的共同通讯作者，徐墨博士为文章第一作者，其他作者还有王维香博士。该项研究获得了科技部973计划和北京市科委资助。

组蛋白赖氨酸甲基化修饰参与多种以染色质为模板的生物学过程的调控。新装配入染色质的组蛋白几乎不带有甲基化修饰。在细胞周期S期，DNA的复制和染色质的倍增导致旧有修饰的稀释。在有丝分裂细胞周期中，组蛋白甲基化修饰修饰在何种时间以何种方式重建，以及这种重建的精确性如何，是人们关心的问题。

在这篇文章中，研究人员使用稳定同位素标记技术对上述问题进行了研究。该研究发现细胞中组蛋白甲基化的整体水平在S期下降，并在接下来的整个细胞周期中逐步恢复。尽管在进入下一个S期之前，组蛋白甲基化的整体水平完全恢复，但新、旧组蛋白上的修饰水平有显著不同。该研究另外发现，长期处于G1/S阻滞的细胞中，各种组蛋白甲基化的水平趋于进入稳定平衡状态。对于某些修饰状态，这种平衡是由于对组蛋白甲基化酶活性的限制。对另一些修饰状态，这种平衡则源于甲基化和去甲基化的平衡。

根据上述研究结果，本研究提出了一个“缓冲模型”，以解释在组蛋白甲基化不精确复制的前提下如何实现基因沉默的稳定维持。

生物通推荐原文摘要：

A model for mitotic inheritance of histone lysine methylation

Histone lysine methylation has been implicated in epigenetic regulation of transcription. Using stable-isotope labelling and quantitative mass spectrometry, we analysed the dynamics of histone lysine methylation. Here we report that histone methylation levels are transiently reduced during S phase and are gradually re-established during subsequent cell cycle stages. However, despite the recovery of overall methylation levels before the next S phase, the methylation levels of parental and newly incorporated histones differ significantly. In addition, histone methylation levels are maintained at steady states by both restriction of methyltransferase activity and the active turnover of methyl groups in cells undergoing an extended G1/S phase arrest. Finally, we propose a ‘buffer model’ that unifies the imprecise inheritance of histone methylation and the faithful maintenance of underlying gene silencing.

作者简介：

朱冰博士

北京生命科学研究所研究员

本实验室的兴趣主要集中在研究表型遗传学(Epigenetics)的生物化学机理。众所周知，各种不同的体细胞均具有同一基因组，然而却各自表达不同类的基因。近年来的许多研究工作表明染色质(chromatin)的各种共价修饰，如组蛋白修饰(histone modifications)和DNA甲基化修饰，对基因表达的表型遗传学调控起着重要作用。染色质修饰的多样性以及对这些修饰的识别为细胞提供了一套遗传信息的检索系统。本实验室致力于利用生物化学手段分离纯化与染色质修饰有关的各类蛋白质复合体(protein complex)，研究它们的生物学功能和作用机理。

陈涉 博士

蛋白质组中心主任，高级研究员

北京生命科学研究所蛋白质组中心

北京生命科学研究所蛋白质组中心筹建于2004年，并于2005年初正式投入运行。中心的核心组成部分为生物质谱实验室，为研究所各实验室提供高质量的生物质谱分析服务。服务内容包括蛋白质和多肽分子量测定，蛋白质的鉴定，蛋白质翻译后修饰的分析与鉴定，复杂蛋白质混合样品的分析，以及蛋白质组的比较定量研究。中心还致力于开发新的基于生物质谱的蛋白质组技术平台，并将这些技术平台应用于基础生物学的研究。