2012年8月24日,，NIBS朱冰實驗室在 Science 雜志發(fā)表題為Dense Chromatin Activates Polycomb Repressive Complex 2 to Regulate H3 Lysine 27 Methylation的研究論文,。
Polycomb介導的基因沉默是一個經(jīng)典的表觀遺傳現(xiàn)象,。其特點是能夠忠實地維持基因的沉默狀態(tài)，而非誘發(fā)基因的沉默,。然而其分子機理尚未被清晰闡述,。
PRC2是一個重要的Polycomb蛋白復合物，在體內負責催化組蛋白H3第27位賴氨酸的甲基化修飾,。朱冰實驗室與本所高紹榮實驗室,，美國南加州大學Xianghong Jasmine Zhou實驗室，清華大學柴繼杰實驗室合作,，在本研究中發(fā)現(xiàn)：組蛋白甲基化酶PRC2的酶活性受其底物染色質的緊密狀態(tài)的調節(jié),。PRC2在緊密的染色質底物上有很高的催化活性，但在松散的染色質底物上則催化活性很低,。這一敏感性是由于PRC2受到相鄰核小體上的組蛋白肽段的變構激活,。由于活躍轉錄的基因具有松散的染色質結構,，而沉默狀態(tài)的基因則具有緊密地染色質結構，本項研究提出了一個新的假說,，即PRC2通過感知靶基因的轉錄狀態(tài)來調節(jié)自己的活性,，從而正確實現(xiàn)基因轉錄狀態(tài)的維持。
袁文博士（NIBS與中國農(nóng)業(yè)大學聯(lián)合培養(yǎng),，朱冰實驗室）,，吳彤博士（NIBS與中國農(nóng)業(yè)大學聯(lián)合培養(yǎng)，高紹榮實驗室）以及博士研究生付航（NIBS與中國農(nóng)業(yè)大學聯(lián)合培養(yǎng),，朱冰實驗室）為本文共同第一作者,。朱冰博士和高紹榮博士為共同通訊作者。其他作者包括美國南加州大學Xianghong Jasmine Zhou博士,，清華大學柴繼杰博士,，以及Xianghong Jasmine Zhou實驗室Chao Dai，朱冰實驗室吳慧博士,，劉楠,，李想，徐墨博士,，張珠強博士,，柴繼杰實驗室牛天慧博士和韓志富博士。本研究由科技部,，北京市政府,霍華德-休斯醫(yī)學院國際青年科學家項目和美國NSF Career Award資助,。
Science雜志在同期為本文配發(fā)了由美國Rutgers大學Vincenzo Pirrotta教授撰寫的評述文章How to Read the Chromatin Past。（生物谷Bioon.com）
doi: 10.1126/science.1225237
PMC:
PMID:
Dense Chromatin Activates Polycomb Repressive Complex 2 to Regulate H3 Lysine 27 Methylation
Wen Yuan, Tong Wu, Hang Fu, Chao Dai, Hui Wu, Nan Liu, Xiang Li, Mo Xu, Zhuqiang Zhang, Tianhui Niu, Zhifu Han, Jijie Chai, Xianghong Jasmine Zhou, Shaorong Gao, and Bing Zhu
Polycomb repressive complex 2 (PRC2)–mediated histone H3 lysine 27 (H3K27) methylation is vital for Polycomb gene silencing, a classic epigenetic phenomenon that maintains transcriptional silencing throughout cell divisions. We report that PRC2 activity is regulated by the density of its substrate nucleosome arrays. Neighboring nucleosomes activate the PRC2 complex with a fragment of their H3 histones (Ala31 to Arg42). We also identified mutations on PRC2 subunit Su(z)12, which impair its binding and response to the activating peptide and its ability in establishing H3K27 trimethylation levels in vivo. In mouse embryonic stem cells, local chromatin compaction occurs before the formation of trimethylated H3K27 upon transcription cessation of the retinoic acid–regulated gene CYP26a1. We propose that PRC2 can sense the chromatin environment to exert its role in the maintenance of transcriptional states.
