Genome Res：深入研究組蛋白修飾機制或可幫助理解基因調節模式

2016年7月13日 訊 /生物谷BIOON/ --近日，刊登在國際雜誌Genome Research上的一篇研究論文中，來自新加坡A*STAR研究所的研究人員通過研究發現特殊類型的組蛋白修飾的獨特功能，這對於理解基因調節以及疾病的發生非常重要。

組蛋白是細胞核中的特殊蛋白，其可以組織DNA形成名為核小體的結構單位，幫助保護DNA以及控制基因的表達，目前有5種主要的組蛋白家族，不同家族的組蛋白有著不同的修飾表現。文章中研究者通過全基因組來觀察分析這些組蛋白修飾的模式，目的在於理解基因調節和疾病發生的過程，比如一種名為組蛋白乙醯化作用的組蛋白修飾和用以基因調節和增強轉錄的DNA不同位點的激活直接相關，然而對於組蛋白及其功能的表現研究者還有待於深入研究。目前有35種已知的組蛋白乙醯化作用，其中很多乙醯化作用並沒有明確的特徵，大多數的調節基因組研究也將目光聚焦於H3K27ac和H3K9ac兩種組蛋白的乙醯化作用上。

文章中研究者對不同的組蛋白修飾進行了比較，目的在於檢測一類活性增強子的能力，研究者表示，一種名為H2BK20ac的組蛋白乙醯化修飾可以作為預測活性增強子的預測性標誌，當前對於H2BK20ac的特性並沒有集中性的研究，同時科學家們也發現，在所有的組蛋白乙醯化修飾中，H2BK20ac可以最有效地鑒別細胞狀態的特異性活性增強子，而且這種組蛋白修飾在所有類型細胞中處於激活狀態的持家基因的啟動子中都不存在；研究者還發現，細胞的外部信號可以促進組蛋白乙醯化修飾異質性的發生，尤其是H3K27ac和H2BK20ac。

研究者Vibhor Kumar表示，當前臨床研究者想去尋找可以提供細胞狀態信息的基因或者標誌物，比如其是否處於疾病或健康狀態等，而我們的研究結果將可以幫助我們尋找對疾病或細胞狀態特殊的啟動子。本文研究對於正確註解基因組中功能性的調節元件非常重要。研究人員Bing Ren教授指出，這項精心設計的實驗可以幫助揭開基因組中增強子的新型染色質特性，而相關研究結果也可以幫助我們更好理解增強子的功能及作用機制。

最後研究者Ng Huck Hui 表示，這是一項讓人非常激動的研究，因為我們發現了活性啟動子位置組蛋白乙醯化修飾的異質性，而且增強子還有潛力影響並且增強未來基於表觀基因組學的研究，而這對於後期開發新型靶向治療策略或將提供新的線索和思路。（生物谷Bioon.com）

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doi:10.1101/gr.201038.115

PMC:

PMID:

Comprehensive benchmarking reveals H2BK20 acetylation as a distinctive signature of cell-state-specific enhancers and promoters

Vibhor Kumar1,6, Nirmala Arul Rayan1,6, Masafumi Muratani2,3,6, Stefan Lim1, Bavani Elanggovan1, Lixia Xin1, Tess Lu1, Harshyaa Makhija1, Jeremie Poschmann1, Thomas Lufkin3,4, Huck Hui Ng3,5 and Shyam Prabhakar1

Although over 35 different histone acetylation marks have been described, the overwhelming majority of regulatory genomics studies focus exclusively on H3K27ac and H3K9ac. In order to identify novel epigenomic traits of regulatory elements, we constructed a benchmark set of validated enhancers by performing 140 enhancer assays in human T cells. We tested 40 chromatin signatures on this unbiased enhancer set and identified H2BK20ac, a little-studied histone modification, as the most predictive mark of active enhancers. Notably, we detected a novel class of functionally distinct enhancers enriched in H2BK20ac but lacking H3K27ac, which was present in all examined cell lines and also in embryonic forebrain tissue. H2BK20ac was also unique in highlighting cell-type-specific promoters. In contrast, other acetylation marks were present in all active promoters, regardless of cell-type specificity. In stimulated microglial cells, H2BK20ac was more correlated with cell-state-specific expression changes than H3K27ac, with TGF-beta signaling decoupling the two acetylation marks at a subset of regulatory elements. In summary, our study reveals a previously unknown connection between histone acetylation and cell-type-specific gene regulation and indicates that H2BK20ac profiling can be used to uncover new dimensions of gene regulation.

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