新的组蛋白修饰将代谢与基因活性结合起来

HelmholtzZentrumMünchen和Ludwig-Maximilians-UniversitätMunichy(慕尼黑大学)的科学家发现，两种新的组蛋白修饰将细胞代谢与基因活动联系起来。该研究发表在Nature Structural and Molecular Biology上。DNA被包裹在称为组蛋白的蛋白质周围，用于将DNA包装在细胞核内，并在调节基因表达中发挥重要作用。组蛋白可以用小化学基团修饰，其中许多是细胞代谢产物。通过损害或增强转录，这些修饰能够影响基因活性。

虽然这可能提供一种潜在的机制，通过这种机制我们的环境 - 例如我们吃的食物 - 可以导致基因表达的变化，但仍然不清楚组蛋白标记是如何与细胞代谢真正耦合的，以及这可能如何影响染色质组织和基因活动。

在这项研究中，来自HelmholtzZentrumMünchen和LMU的功能表观遗传学研究所(IFE)的Robert Schneider团队研究了两种新的修饰，丙酰化和丁酰化(即在组蛋白中加入丙酰基和丁酰基)。研究人员发现丙酰基和丁酰基可存在于组蛋白H3上，特别是赖氨酸残基14(H3K14)。

丙酸盐和丁酸盐是脂肪酸代谢的产物

根据该研究，这些修饰特异性地标记高度表达的基因，并且它们的存在在代谢改变时发生变化，例如在禁食时。研究人员还表明，组蛋白丙酰化可以驱动试管中的转录(体外)，这表明它是一种刺激性标记，能够在基因存在时使其表达。“有趣的是，丙酸和丁酸是脂肪酸代谢的产物”，Robert Schneider解释说。“这意味着这些组蛋白修饰可能是细胞代谢状态与染色质结构相关联的一种方式。”

组蛋白修饰引发生物反应的一种方式是通过特定蛋白质，即所谓的“读者”识别。该团队使用下拉分析和质谱联用，确定了这些新标记的特定读取蛋白。响应脂肪酸代谢和读取蛋白结合而添加这些标记会改变染色质的特征，从而改变其功能状态。施奈德说：“这些结果对糖尿病和肥胖等代谢疾病尤其重要。” “我们现在的目标是研究这些新基因开关在疾病模型中的作用。”

结果表明组蛋白丙酰化可能在代谢信号传导和疾病中起作用，因为丙酰辅酶A羧化酶(降解该辅因子的酶)与代谢疾病有关并且实际上改变组蛋白丙酰化。