果蠅細胞中發現五種主要染色質類型

該發現構成了描述表觀基因組的新框架

荷蘭科學家在果蠅細胞中發現五種主要染色質類型

　　轉錄活性常染色質與受阻遏異染色質的染色質傳統分類曾是一個有用的模型，但它應該進行升級，以適應人們日益增加的有關染色質功能域的知識。一項在果蠅中對與蛋白質有關的53種染色質進行的大規模綜合性全基因組分析表明，染色質有五種主要類型；這些可以構成描述表觀基因組的新框架。

　　阿姆斯特丹市荷蘭癌癥研究所的Guillaume J. Filion和同事從染色質蛋白質組中選擇了一組寬泛的蛋白質，并利用DamID方法在一個胚胎果蠅細胞株中繪制了它們的基因組位置。在這項技術中，每種感興趣的蛋白質都被混合了DNA腺嘌呤甲基轉移酶（Dam），它利用一個甲基腺嘌呤足跡標記了蛋白質—DNA的相互作用位點。研究人員隨后利用一種數據驅動的計算分類策略在整個基因組中鑒別出了周期性的、完全不同的蛋白質組合。基因組區域——長度從1kb變化到100多kb——通過它們的蛋白質信號而分成了5個清晰的類別，并且研究人員給每一個類別賦予了一個有顏色的名字。

　　綠色類和藍色類染色質與兩種之前定義的受阻遏異染色質類型相一致：“典型的”異染色質包括異染色質蛋白質1（HP1）、（綠染色質）和多梳組（PcG）關聯染色質（藍色染色質）。利用染色質免疫沉淀反應，Filion等人還發現組蛋白在綠色和藍色區域改變了，這與這些異染色質亞型之前的認知相匹配。

　　引人注目的是，研究人員發現受阻遏異染色質的最豐富的形式——覆蓋了48%的基因組并且能夠形成大的區域（>100 kb）——是一種新類型（被命名為黑色）。盡管黑色染色質域相對基因貧乏——它們包含了大于4000個基因，Filion等人發現這些基因沒有或只有非常有限的轉錄活性。插入黑色區域的報道轉基因通常都是受阻遏的，這意味著黑色染色質的活性抑制了轉錄。在胚胎細胞的沉默黑色區域中的基因在一些其他的組織中也有表達，因此研究人員推測這種形式的染色質或許與發育調控有關，至少是部分相關。

　　DamID數據的分類同時表明，常染色質包含有兩個截然不同的類型。黃色和紅色染色質都含有蛋白質和組蛋白改變——這是轉錄活性區域的特點——并產生大量的mRNA，但是紅色染色質攜帶了幾種對于這種染色質而言是獨一無二的調節蛋白質，包括核小體改造Brahma。同樣，盡管是類似水平的轉錄，組蛋白H3在賴氨酸36上的三甲基化——這之前被描述為轉錄延伸的一種普遍的標記——被高度富集于黃色區域中的基因，但在紅色染色質中卻沒有。有趣的是，活性染色質的這兩種形式可能反映了不同基因類型的完全不同的調控機制：黃色染色質中的基因具有占優的廣泛表達，并具有基本的細胞功能，然而紅色染色質區域中的基因則更加特殊。研究人員在最近出版的《細胞》雜志上報告了這一研究成果。

　　研究人員指出，與染色質有關的蛋白質被廣泛保存于物種中，因此很可能這種分類將廣泛適用。新區域類型的更多研究將為染色質如何幫助控制基因表達提供一個更微妙的觀點。