东京理工大学 位点特异性组蛋白乙酰化可以不同程度地影响转录的连续阶段
学分:核酸研究 东京理工大学的科学家通过开发一个数学模型，破译了如何定量评估特定表观遗传变化对转录速率的影响
使用他们的方法，他们成功地在体外产生了带有染色质的重组组蛋白修饰
他们发表在《核酸研究》上的研究为理解组蛋白蛋白质的位点特异性变化如何影响染色质的可及性和基因表达水平提供了一种精确的定量方法
单一蛋白质的产生是一个漫长而复杂的过程
甚至从一个脱氧核糖核酸模板生成它的蓝图，也就是所谓的编码转录本，也需要许多步骤和参与者
首先，通常发现脱氧核糖核酸整齐地包裹在称为组蛋白的蛋白质周围，形成核小体，核小体是称为染色质的紧密凝聚结构的基本亚单位
它的浓缩程度决定了有多少脱氧核糖核酸可用于转录过程
这些组蛋白的变化，如乙酰化，也影响染色质对基因表达的可及性
这些表观遗传修饰在调节基因表达中起着至关重要的作用
迄今为止，关于如何准确量化这些表观遗传效应以及位点特异性组蛋白修饰如何影响基因表达，仍有许多问题有待探索
为了回答这些问题，一组由教授领导的研究人员
东京理工大学的Takinoue masahiro教授
东京大学的冈部光树教授和
日本RIKEN生物系统动力学研究中心的Takashi Umehara开发了一个动力学模型，根据高度定量的实验结果来量化表观遗传变化对转录率的贡献
谈到他们最近发表在《核酸研究》上的工作，Takinoue解释说，“每个组蛋白的每个修饰状态对染色质转录的连续步骤的贡献还没有被量化，因为用感兴趣的表观遗传修饰精确重建染色质模板和量化来自它的RNA转录是困难的
利用遗传密码扩增和无细胞蛋白质合成，我们合成了含有设计的位点特异性乙酰化的组蛋白H4，并重组了一个四乙酰化的核小体
" 该研究的动力学模型可用于转录速率表观遗传变化的量化
学分:核酸研究 组蛋白修饰针对染色质水平转录过程中的不同阶段(如图1所示)，这反过来会影响转录速率
第一个阶段，染色质可及性，包括打开紧密凝聚的结构，使其可被转录机制所及
第二阶段是形成具有转录活性的染色质，为染色质结合转录合成复合物做准备
第三个阶段是转录前启动，这有助于开始转录所需的辅助蛋白的组装
转录的最后阶段包括顺序添加核苷酸以形成转录本
为了研究包括乙酰化在内的位点特异性组蛋白修饰是如何影响转录阶段的，研究人员创建了一个重组的核小体，它携带了两个拷贝的青蛙爪蟾的核糖核酸编码序列，组蛋白的特定位点带有乙酰化
该系统模拟活细胞内染色质的动态变化，从而影响转录
他们开发了一种精确且高度灵敏的荧光检测系统，可以实时测量转录物的微小浓度
在应用他们的动力学模型(见图2)时，他们发现与缺乏乙酰化的染色质相比，四个特定组蛋白位点的乙酰化使染色质的可接近性增加了三倍
该模型的多功能性也允许其用于量化其他表观遗传修饰
Takinoue强调了他们研究的潜在应用，他说，“我们的数学描述的动力学模型允许我们从非乙酰化和四乙酰化染色质模板中确定染色质转录的速率
我们的方法将适用于各种染色质介导的反应，以定量理解表观遗传修饰的重要性
"
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