组蛋白修饰如何影响基因表达？

正如题为 "DNA压缩的强大伪装--组蛋白 "的文章所述，组蛋白修饰是对组蛋白进行的一系列翻译后修饰（PTM），包括甲基化、磷酸化、乙酰化、泛素化和苏木酰化。对组蛋白进行的 PTM 可通过改变染色质结构或招募组蛋白修饰因子来影响基因表达。但其机制仍不清楚。

在真核细胞的细胞核中，DNA缠绕在组蛋白的八聚体上形成核小体，其结构就像 "串珠"，是染色质的基本单位。染色质进一步折叠成更高层次的结构，或松或紧，这有助于决定DNA的可及性。

两位科学家因其发现获得了2018年阿尔伯特-拉斯克基础医学研究奖，他们的发现阐明了基因表达如何受到组蛋白化学修饰的影响，组蛋白是染色体中包装DNA的蛋白质。

美国加州大学洛杉矶分校教授迈克尔-格伦斯坦（Michael Grunstein）通过在酵母中进行艰苦卓绝的遗传研究，证明了组蛋白对活细胞内基因活动的巨大影响，并为理解特定氨基酸在这一过程中的关键作用奠定了基础 ^[1]。洛克菲勒大学教授 C. David Allis 发现了一种能将特定化学基团连接到组蛋白中特定氨基酸上的酶，这种组蛋白修饰酶被证明是一种成熟的基因共激活因子，其生化功能一直困扰着研究人员 ^[2]。格伦斯坦和阿里斯揭开了基因控制的一个隐藏层次，开辟了一个新领域。

这里，我们以组蛋白乙酰化为例。如图 1 所示。通过组蛋白乙酰化激活转录，带有正电荷的乙酰赖氨酸可以使组蛋白与带有负电荷的 DNA 紧密结合。因此，转录机制无法访问 DNA，基因也就失去了活性。在组蛋白尾部的特定赖氨酸上添加乙酰基可以中和正电荷，松开核小体对 DNA 的控制。这一过程可使转录机制进入 DNA，从而使基因活跃起来。其他修饰以不同方式影响转录 ^{[3] [4]}。

综上所述，对于组蛋白修饰与基因表达之间的相关性，有句话可以很好地描述这种关系："转录调控是一个复杂而动态的过程，组蛋白修饰是其中的关键组成部分"。有些组蛋白修饰是活跃转录的结果；然而，这些组蛋白修饰提供了对近期转录活动的记忆，并为额外的转录调控提供了信号。许多组蛋白修饰与活跃转录无关，但在转录调控过程中发挥作用。全基因组实验、生物信息学分析以及可将表观遗传酶靶向特定 DNA 序列的新技术的快速发展，将有助于阐明无数组蛋白修饰的成因和生物学功能 ^[5]。

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