科學家發現特殊蛋白在基因調節過程中所扮演的關鍵角色

日前，來自美國西北大學的研究人員通過研究發現，名為BRWD2/PHIP的蛋白質或能結合在組蛋白賴氨酸4（H3K4）的甲基化位點上，而這種關鍵分子事件能夠影響基因表達，這似乎是通過一種未知的蛋白結構域來完成的，相關研究刊登于國際雜志Genes & Development上。

除了能幫助深入理解基因表達的調節機制外，本文研究對于闡明多種疾病的發病機制也至關重要，在轉移性黑色素瘤中BRWD2/PHIP會出現過表達的情況，而且相關基因的突變也和神經發育綜合征的發生有關。人類機體的DNA常常被組蛋白所纏繞，當這些蛋白質通過組蛋白甲基化修飾后，其就能夠幫助確定基因的開啟或關閉。

大約20年前，研究者Shilatifard就發現，特定的組蛋白位點（H3K4）的甲基化或許能被COMPASS家族酶類所催化，從那時開始，研究人員就開始研究H3K4位點的甲基化過程，以及該過程如何控制基因表達，其錯誤調節后如何誘發癌癥和其它疾病的產生等。本文研究中，研究者對人類癌細胞、小鼠胚胎干細胞和果蠅進行研究**發現，BRWD2/PHIP蛋白能直接結合到COMPASS所作用組蛋白H3K4的甲基化位點上，且BRWD2/PHIP能夠通過一種未知的蛋白結構域（CryptoTudor結構域）對這種甲基化修飾進行有效識別。

這項研究中，研究人員利用了多種方法，包括CRISPR-Cas9基因編輯技術、新一代基因組測序技術、質譜法及生物物理學實驗等，研究者Morgan指出，在影響個體的多種疾病中或許存在一種重疊，這些患者機體中常常攜帶有編碼蛋白COMPASS和BRWD基因的突變，比如智力障礙患者。研究者的思路就是，如果COMPASS的活性能開啟H3K4的甲基化過程，那么BRWD2就能夠結合到該位點，而其或許就是相同通路的一部分結構了，下一步研究者將會通過進行更加精準化的研究闡明BRWD2/PHIP蛋白的具體作用機制。

后期研究中，研究者除了需要闡明BRWD2的功能外，還需要闡明其與H3K4位點的結合如何幫助調節基因的轉錄控制過程。最后研究者Robert H. Lurie教授表示，我們發現了H3K4結合因子家族，目前我們正在闡明這些因子所扮演的關鍵角色，對于我們而言后期還有大量工作要做。

原始出處：

Marc A.J. Morgan, Ryan A. Rickels, Clayton K. Collings, et al. A cryptic Tudor domain links BRWD2/PHIP to COMPASS-mediated histone H3K4 methylation. Genes & Development (2017). DOI: 10.1101/gad.305201.117