分子垃圾处理复合物在包装基因组中起作用

将于10月13日发表在“生物化学杂志”上的韩国科学技术研究所的新研究发现，蛋白酶体是一种分解细胞中蛋白质的必需蛋白质复合物，具有另一种意想不到的功能：直接调节在细胞核中包装DNA。

蛋白酶体分解蛋白质，细胞在称为蛋白水解的过程中标记为降解。已经在许多生理系统的疾病中观察到蛋白酶体的功能障碍，从免疫，神经和心血管系统到整个生物体的衰老过程。越来越多的研究表明，像具有隐藏工具的瑞士军刀一样，蛋白酶体能够执行不涉及蛋白水解的其他功能。

DNA被组织在细胞核中，与细胞核中的蛋白质形成复合物，称为染色质。从广义上讲，松散堆积的染色质或常染色质可以转录DNA并表达基因，而紧密堆积的异染色质可以防止基因表达。

在使用酵母细胞的实验中，Daeyoup Lee实验室的研究生Hogyu David Seo发现蛋白酶体可以诱导异染色质在基因组的某些部分形成，但阻止它扩散到其他区域。令人惊讶的是，蛋白酶体突变显示蛋白酶体对染色质的影响对蛋白水解没有影响，这意味着蛋白酶体通过蛋白水解以外的活性影响异染色质。它是如何做到这一点尚不清楚。

“[蛋白酶体]可以对蛋白质产生作用力，并使它们易位，倾斜，弯曲，”Seo说。“所以我相信蛋白酶体在物理上调节蛋白质，作为异染色质的屏障。这就是我认为它可能起作用的方式。”

异染色质的形成和扩散在表观遗传学领域受到关注，因为一代细胞染色质状态的变化可能会传递给下一代。

“[蛋白酶体]可能对表观遗传编程遗传有一定影响，因为它影响异染色质的扩散，”Seo说。“我不确定它是如何起作用的，因为有很多方法可以起作用，但我确信它可能会对表观遗传编程产生一些影响。”

目前，该团队正致力于了解蛋白酶体如何调节除酵母外的生物体中的异染色质，包括小鼠和人类细胞。

“在蛋白质降解功能方面，蛋白酶体几乎与我们体内的每种蛋白质结合，”Lee说。“我们相信，我们的工作只是对这种蛋白质可以做什么的一瞥......解剖蛋白酶体功能肯定有助于制定各种疾病的治疗策略，如神经系统疾病和癌症。”