组蛋白甲基化检测技术的研究进展

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1、HistoneMethylationResearchtechnology文璐综述 张纯陈燕审校【摘要】基因组含有两类遗传信息，一类是传统意义上的遗传信息，即DNA序列所提供的遗传信息。另一类是表观遗传学信息，它提供何时、何地以何种方式去执行遗传信息的指令。组蛋白甲基化修饰是表观遗传学的重要部分，近年来其检测技术取得了迅猛发展。本文对目前使用的组蛋白甲基化检测方法进行综【关键词】表观遗传学；组蛋白甲基化；检测；表观遗传学（epigenetics）以不涉及DNA序列变化的、可遗传的基因表达调控信息传递为主

2、要研究内 容。“组蛋白密码”是其重要部分[1]。核心组蛋白上的共价修饰，在真核细胞的染色质结构重塑和基因表达调控方面起重要作用[2]。组蛋白甲基化作为一个关键调节因素，被认为在基因表达的抑制或者活化，以及染色体结构域中发挥了关键作用。研究表明在细胞核内，组蛋白甲基化和去甲基化过程处于动态平衡，两过程分别由组蛋白甲基转移酶和组蛋白去甲基化酶催化[3]。由此得知，组蛋白甲基化的位点和状态与两种酶的含量及活性密不可分。近年来，组蛋白甲基化方面的检测技术取得了迅猛发展，一些独特的新实验技术已开始运用。本文对目

3、前用于组蛋白甲基化及其相关酶类检测技术与方法作一篇综述。组蛋白甲基化及其相关酶   1．组蛋白甲基化是指发生在H3和H4组蛋白N端精氨酸或者赖氨酸残基上的甲基化。目前发现24个组蛋白甲基化位点。甲基化可以是单=位点、双位点或三位点[4]，共有3×1011种组蛋白甲基化组合状态。生物体则以组蛋白密码的方式发挥着各种生物功能。真核模型系统中，组蛋白H3K4、H3K36、H3K79甲基化与可遗传转录活力相关。在K9、K27发生的赖氨酸甲基化同基因抑制相关。甲基化的H3K9被发现与异染色质蛋白质-1结合在着丝

4、粒周围，也见于其他遗传性染色体抑制区域，与着丝粒周围染色质凝集和X染色体失活有关[2]。综上所述，组蛋白甲基化的功能主要体现在异染色质形成、基因印记、X染色质失活和转录调控方面。2．组蛋白甲基转移酶（histonemethyltransferase,HMT）催化组蛋白甲基化。包括精氨酸甲基化转移酶（proteinargininemethyltransferase,PRMT）和赖氨酸甲基化转移酶（histonelysinemethytransferase,HKMT）。PRMT家族包括PRMT1、PRMT

5、2、PRMT3、PMT1/HMT1、PRMT4/CARM1、PRMT5。PRMT家族中包含一个保守的催化核心区。由PRMT1和CARM1催化形成的不对称二甲基化组蛋白和基因活化有关，而由PRMT5催化形成的对称二甲基化组蛋白则与基因抑制有关。催化赖氨酸甲基化的酶被通称为含SET（Su(var),Enhancerofzeste,Trithorax）结构域的家族，进化上高度保守[5],两侧有前SET域和后SET域。HKMT有上百种，分为四大家族：SUV39、SET1、SET2、RIZ。SUV39家族具有前

6、-SET域，该结构域使SET域特意作用于H3K9、H4K20发挥活性，被认为是组成性异染色质的主要决定因素。EZH2复合物属于SET1家族，催化H3K27甲基化，依赖PcG蛋白进行基因遏制[6]。SET2介导H3K36甲基化，发挥基因转录抑制功能。目前，对RIZ家族介导的甲基化研究甚少。3．组蛋白去甲基转移酶（histonedemethylation,HDM）LSD1/BHC110可以特异性将单、双甲基化的H3K4去甲基化，不能去三甲基化的赖氨酸[7]。后又发现一类含JmjC域的去甲基化酶，目前分为J

7、HDM1、JHDM2和JHDM3三个家族。JHDM1针对H3K36me1去甲基化。JHDM2家族包括JMJD1A/JHDM2A,JMJD1B/JHDM2B，JMJD1C/JHDM2C/TRIP8三种蛋白。据推测人无毛蛋白HR属于JMJD1A/JHDM2A家族,HR具有甲状腺受体转录辅阻遏物的功能[8]。JHDM3家族中JMJD2A/JHDM3A针对H3K9me3/2和H3K36me3/2去甲基化，是重要的赖氨酸三甲基化特异性的去甲基化酶，发挥转录抑制活性。JMJD2B针对H3K9me3，JMJD2C/

8、GASC1针对H3K9me3和H3K36me3,而JMJD2D针对H3K9me3/2，进行去甲基化[9]。组蛋白甲基化检测伴随表观遗传学的发展，一些独特的新技术随之产生。其中用于组蛋白修饰检测的技术以染色质免疫沉淀技术为核心，结合各种PCR技术和生物芯片技术，便可满足不同层次组蛋白修饰研究的需要。传统的Western免疫印迹技术在组蛋白修饰检测方面也有一定价值。此外，还可运用质谱分析技术来进行此类研究。1．染色质免疫沉淀技术（chromatinimmun