推荐一篇发表在Molecular Cell上的文章，文章标题是“Nucleosomal asymmetry shapes histone mark binding and promotes poising at bivalent domains”。本文通讯作者是来自爱丁堡大学的Philipp Voigt教授，其课题组致力于探索发育过程中的基因调控的分子机制。本文中，作者通过结合定量蛋白质组学与细胞生物学等技术，成功鉴定了核小体中组蛋白上的不对称甲基化修饰对修饰结合蛋白功能的调控作用，并揭示了下游基因抑制性稳态的分子机制。
核小体是染色质的基本结构单元，每个核小体由两分子的H2A，H2B，H3和H4组成的八聚体及其DNA分子组合而成。组蛋白修饰是转录和其他染色质模板化过程中的关键调节因子，其可以通过改变组蛋白相互作用的方式，来影响染色质环境，实现细胞生长发育过程的调控。此前，大量的研究指出了组蛋白上不同位点的甲基化修饰，及其生物学功能。然而，目前尚不清楚核小体中的不对称性是否对此过程有所贡献。为了解决这一问题，本文中，作者对含有不同甲基化组蛋白H3的不对称核小体的生物学功能进行了探索。首先，他们分别表达了带有His标签或者Strep标签的H3蛋白，并通过天然化学连接的方式，将带有H3K4me3和H3K27me3修饰的肽段分别连接上去。由此，在体外进行核小体组装后，依次通过His标签和Strep标签的纯化，研究者即可实现含有H3K4me3和H3K27me3不对称修饰的重组核小体的构建。通过与小鼠胚胎干细胞细胞核提取物进行共孵育，并将其中富集得到的相互作用蛋白进行定量蛋白质组学检测，他们成功鉴定到了一系列存在相互作用变化的蛋白，指导后续研究。结果显示，含有H3K4me3或H3K27me3的对称核小体可以有效富集出与此前报道一致的调控因子，而这些调控因子的信号在含有单个H3K4me3或H3K27me3修饰的核小体相互作用组中显著降低了。这说明，很多核小体相互作用的维持，需要两个或两个以上的翻译后修饰共同维持，即，确实存在二价相互作用。随后，进一步与不对称核小体进行比较，他们发现，含有H3K4me3和H3K27me3的不对称核小体具有与分别含有H3K4me3或H3K27me3的对称核小体截然不同的相互作用组。后续生化验证结果显示，包括KAT6B在内的几种蛋白在不对称核小体中的富集。通过ChIP-seq等策略，他们发现，在基因组中，这样的不对称核小体确实可以有效富集KAT6B，并将KAT6B招募到发育基因启动子附近。后续结果显示，KAT6B中的MYST对此相互作用具有重要贡献，并且此时KAT6B能够有效平衡二价启动子，实现对二价基因表达的调控。综上，作者通过定量蛋白质组学技术，成功揭示了含有H3K4me3和H3K27me3的不对称核小体的独特的相互作用组。后续通过细胞生物学等技术，成功揭示了其中的核心相互作用蛋白KAT6B作为二价调控因子的重要作用。这一机制的揭示为核小体的不对称性和多价性调控机制提供了重要理解和数据支持，具有重要作用。https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1097276524009973原文引用：DOI：10.1016/j.molcel.2024.12.002
