引言

表观遗传调控是指在不改变DNA序列的情况下，通过一系列化学修饰和染色质重塑等方式调节基因表达活动的过程。表观遗传的精细调控过程决定了基因的激活或沉默，在生物个体发育及其对环境刺激的响应中发挥了关键作用，并具有向子代细胞传递这些信息的能力。组蛋白在表观遗传信息向后代传递的过程中发挥了核心作用，其末端存在各类不同的化学修饰，在基因组不同位置富集，调节基因表达和DNA代谢。在细胞分裂过程中，组蛋白修饰在DNA复制的同时可以传递给子代细胞，复刻过去基因活动的记录。如何准确地将染色质信息传递给子细胞一直是表观遗传学领域的最重要及最难回答的问题之一。染色质的表观遗传记忆与亲代组蛋白H3-H4聚合体在新合成的子代DNA链上的转移过程紧密相关。然而，亲代组蛋白向子代细胞传递的具体机制一直未被完全揭示， 其中一个重要的原因是缺乏有效的遗传学手段去筛选相关的因子。2024年8月1日，哥伦比亚大学生物系贾松涛教授团队和中国科学院微生物研究所单淳敏研究员团队合作在Molecular Cell杂志上发表了题为Mrc1 regulates parental histone segregation and heterochromatin inheritance的研究论文。该研究以裂殖酵母作为模式生物，用遗传筛选发现了复制体蛋白Mrc1在促进亲代组蛋白H3-H4聚合体向子代DNA链转移和表冠遗传过程中的发挥的关键作用，为深入理解表观遗传信息传递在DNA复制过程中的调控机制提供了全新视角。在此之前的研究表明亲代组蛋白H3-H4向后随链的转移需要DNA复制机器中两个关键蛋白Mcm2和DNA聚合酶α。但是Mcm2在复制体的最前端，而DNA聚合酶α在复制体的后方，组蛋白是如何跨过复制体进行传递的并不清楚。另外，Mcm2在先导链上，它是如何调控后随链组蛋白的分布一直是一个谜。本研究发现，一个名为Mrc1的复制体蛋白在亲代组蛋白H3-H4向后随链的转移过程中发挥关键作用，从而确保异染色质的正确遗传。研究人员通过一系列包括高通量筛选、染色质免疫沉淀和eSPAN分析等在内的实验分析，详细阐明了Mrc1该功能的作用机制。他们发现Mrc1能够将Mcm2导向DNA聚合酶α，这对亲代组蛋白向后随链的转移过程至关重要。该研究不仅从理论上突破了我们对真核生物表观遗传信息向子代传递方式这一保守生物学过程的认识，未来在医学等领域也具有重要指导意义。发现Mrc1蛋白在表观遗传信息传递过程中的核心调控作用将有助于更好地理解及开发先进治疗手段，防控癌症等与该过程失调相关的各类疾病。值得一提的是，哈佛医学院 Danesh Moazed研究组和北京大学李晴研究组合作在Cell发表了相似的研究成果，来自哥本哈根大学Genevieve Thon研究组与Anja Groth研究组在Cell也发表了关于Mrc1/CLASPIN的工作。模式图(Credit: Molecular Cell)

参考文献

https://doi.org/10.1016/j.cell.2024.07.006https://doi.org/10.1016/j.cell.2024.07.017https://doi.org/10.1016/j.molcel.2024.07.002

责编|探索君

排版|探索君

文章来源|“BioArt”

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