生物通报道  近日来自中科院上海生命科学院生物化学与细胞生物学研究所的研究人员在新研究中揭示了组蛋白H3K4甲基化抑制转录的分子机制，相关研究论文发表在  2011年6月6日的《分子与细胞生物学》（Molecular and Cellular Biology）杂志上。

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领导这一研究的是生化与细胞所周金秋研究员，其早年毕业于南京大学，曾在美国普林斯顿大学分子生物学从事博士后研究工作，2001年作为“****”引进回国。
　
真核生物染色质的组蛋白末端会发生多种化学修饰（包括乙酰化和甲基化修饰等），是真核生物细胞随环境变化而改变基因表达谱式的重要调控方式。之前的研究发现组蛋白H3K4甲基化分布于基因的启动子区，对基因转录主要起正调控作用。然而有研究表明H3K4甲基化对某些基因表达起到抑制作用，其分子机制有待阐释。

研究生王珊珊等在周金秋研究员的指导下以酿酒酵母的PHO5为模式基因，发现甲基化的组蛋白H3K4通过招募组蛋白去乙酰化酶Rpd3L复合物，对PHO5基因的启动子区的组蛋白H3去乙酰化，从而稳定核小体的结构并抑制PHO5基因的转录的起始。新研究揭示了组蛋白H3K4甲基化抑制转录的一种新机制，表明真核生物细胞内组蛋白末端的同一种共价修饰在基因组不同的位置所发挥的功能是不同的。

该研究获得了国家科技部和国家自然科学基金委的经费资助。

（生物通：何嫱）

生物通推荐原文摘要：

Histone H3 Lysine 4 Hypermethylation Prevents Aberrant Nucleosome Remodeling at the PHO5 Promoter

Recent studies have highlighted the histone H3K4 methylation (H3K4me)-dependent transcriptional repression in Saccharomyces cerevisiae, however, the underlying mechanism remains inexplicit. Here, we reported that H3K4me inhibits the basal PHO5 transcription under high-phosphate conditions by suppressing nucleosome disassembly at the promoter. We found that derepression of the PHO5 promoter by SET1 deletion resulted in a labile chromatin structure, allowing more binding of RNA Pol II, but not the transactivators Pho2 and Pho4. We further showed that Pho23 and Cti6, two PHD-containing proteins, cooperatively anchored the Rpd3L complex to the H3K4-methylated PHO5 promoter. The deacetylation activity of Rpd3 on histone H3 was required for the function of Set1 at the PHO5 promoter. Taken together, our data suggest that Set1-mediated H3K4me suppresses nucleosome remodeling at the PHO5 promoter so as to reduce basal transcription of PHO5 under repressive conditions. We propose that the restriction of aberrant nucleosome remodeling contributes to strict control of gene transcription by the transactivators.

作者简介：

周金秋

研究员，研究组长，博士生导师，所长助理

1984年至1988就读于南京大学生物系，获学士学位。1992至1997年就读于美国迈阿密大学医学院生物化学与分子生物学系，获博士学位。1998年至2001年在美国普林斯顿大学分子生物学系接受博士后训练。2001年9月作为”****”入选者受聘于生物化学与细胞生物学研究所，任研究员，博士生导师，2002年2月至2007年1月，任中国科学院与德国马普学会合作的青年科学家小组组长。

研究方向：染色质与细胞衰老

研究工作：

实验室的长远目标是探索真核细胞维持染色体稳定性的机制和细胞衰老的机理。真核细胞中的染色质分为常染色质和异染色质，处于常染色质区的基因表达活跃，而处于异染色质区的基因保持沉默。由于异染色质会扩展，常、异染色质之间会形成特异的“边界”。该边界的形成既有特异的DNA元件，也有染色质的修饰因子参与。在酿酒酵母中，位于染色体末端的端粒是研究染色质结构/功能、沉默、染色质边界形成/调节、以及DNA复制/重组等表观遗传调控的很好的模型。端粒是由简单的DNA重复序列及其结合蛋白组成。端粒对于维持染色体的稳定性，维持细胞连续分裂和防止细胞衰老具有非常重要的作用。在大多数真核生物中，端粒DNA是由特异性的反转录酶、即端粒酶合成的，在端粒酶缺失的情况下也可以由同源的重组途径合成。另外，端粒也是一种典型的异染色质结构，能抑制相邻的基因表达。

鉴于端粒的异染色质的特性，以及酵母基因组具有灵活的遗传操作性，我们用酵母端粒作为特别的切入点来研究一些基础问题，比如端粒是如何保持染色体稳定性的；在常染色质和异染色质之间的边界是如何建立的；DNA双链损伤或端粒复制发生时所产生的表观遗传信息是什么；细胞衰老的分子基础又是什么。

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