与基因调控有关的迷失拼图在从爱好水的单细胞生物体开始的搜索中被发现

经过长达十年的勇敢探索，约翰霍普金斯大学医学院的科学家表示，他们发现了一对调节基因组功能的酶的新作用，当缺失或突变时，它们与脑肿瘤、血癌和 Kleefstra 综合征等疾病有关- 一种罕见的遗传性神经认知障碍。

新发现于 11 月 21 日发表在Epigenetics & Chromatin上，最终可以帮助科学家了解由这些酶的破坏引起的疾病，并为它们开发新的治疗方法。

“更好地了解酶如何影响我们基因组的活动，可以提供对生物学的宝贵见解，并可以帮助研究人员设计新的疾病治疗方法，” Sean Taverna 博士说。，约翰霍普金斯大学医学院药理学和分子科学副教授。

研究始于十多年前，当时 Taverna 正在寻找影响嗜热四膜虫(一种单细胞淡水生物)DNA 活性的因素。在最初的研究中，研究小组发现了一种以前未知的信号，这种单细胞生物利用这种信号来“标记”它已关闭的基因。

标记的位置在组蛋白上，组蛋白充当线轴，紧紧缠绕 DNA，通常会关闭基因并保护 DNA 免受损害。如果四膜虫不能添加标记——一个称为甲基化的过程，它将化学标记添加到组蛋白 H3K23 的一部分——DNA 就会受损，细胞生长不良。

在2016 年发表的一项后续研究中，Taverna 发现 H3K23 位置在四膜虫和哺乳动物(包括人类)之间是保守的。然而，控制化学标签如何放置在 H3K23 上的酶因物种而异。

如果没有这些酶促 H3K23 甲基化“编写者”的身份，研究人员发现很难研究 H3K23 在人类生物学和疾病中的作用。

所以，Taverna，最近的博士学位。毕业于 David Vinson 和Srinivasan Yegnasubramanian，医学博士，博士。Johns Hopkins Kimmel 癌症中心肿瘤学和病理学教授领导了一项新研究，以寻找将化学标签添加到 H3K23 的哺乳动物酶。

在筛选了许多写入甲基化的酶后，Vinson 只发现了一对酶，即 EHMT1/GLP 和 EHMT2/G9a，它们将化学标签放置在 H3K23 组蛋白位置上。

当研究人员使用针对实验室培养的人脑细胞(神经元)中酶对的药物抑制剂和基因突变时，酶将甲基化标签放置在 H3K23 组蛋白位置上的能力显着降低。

Yegnasubramanian 说：“有了在人类神经元细胞中建立的这个初步先例，现在研究这些酶和 H3K23 修饰在许多健康和疾病(包括人类癌症)环境中的作用的大门已经敞开。”

既然研究人员知道 EHMT1/GLP 和 EHMT2/G9a 在 H3K23 组蛋白位置放置了化学标签，他们的目标是了解它们如何这样做的精确机制，并开发针对这种活动的药物。

“我们想更好地了解为什么当这些酶不能正常工作时会发生疾病，以及它们与 H3K23 的联系，”Taverna 说。

除了 Taverna、Yegnasubramanian 和 Vinson，其他为这项研究做出贡献的研究人员还有阿肯色大学医学科学的 Kimberly Stephens;约翰霍普金斯大学的 Robert N. O'Meally、Shri Bhat 和 Robert Cole;和沃尔特里德陆军研究所的布莱尔丹西。