經(jīng)過十年的不懈探索，約翰霍普金斯大學醫(yī)學院的科學家們說，他們發(fā)現(xiàn)了一對調(diào)節(jié)基因組功能的酶的新作用，當它們?nèi)笔Щ蛲蛔儠r，就會與腦瘤、血癌和克里夫斯特拉綜合征(一種罕見的遺傳神經(jīng)認知障礙)等疾病有關(guān)。

這項新發(fā)現(xiàn)發(fā)表在11月21日的《科學》雜志上，最終可以幫助科學家了解由這些酶的破壞引起的疾病，并開發(fā)出新的治療方法。

約翰霍普金斯大學醫(yī)學院藥理學和分子科學副教授Sean Taverna博士說:“更好地了解酶如何影響我們基因組的活性，為生物學提供了有價值的見解，并可以幫助研究人員設(shè)計新的疾病治療方法?！?/p>

這項研究開始于十多年前，當時Taverna正在尋找影響嗜熱四膜蟲(一種單細胞淡水生物)DNA活性的因素。在最初的研究中，研究小組發(fā)現(xiàn)了一種以前未知的信號，這種單細胞生物用來“標記”它已關(guān)閉的基因。

標記的位置在組蛋白上，組蛋白就像緊緊纏繞DNA的線軸，經(jīng)常關(guān)閉基因，保護DNA不受損傷。如果四膜蟲不能添加標記——這一過程被稱為甲基化，它將化學標記添加到組蛋白的一部分H3K23上——DNA就會受損，細胞就會生長不良。

在2016年發(fā)表的一項后續(xù)研究中，Taverna發(fā)現(xiàn)H3K23位點在四膜蟲和哺乳動物(包括人類)之間是保守的。然而，控制化學標簽如何放置在H3K23上的酶在不同物種之間是不同的。

沒有這些甲基化酶H3K23“作者”的身份，研究人員發(fā)現(xiàn)很難研究H3K23在人類生物學和疾病中的作用。

因此，Taverna領(lǐng)導了一項新的研究，尋找哺乳動物酶，添加化學標簽到H3K23。

在篩選了許多書寫甲基化的酶后，Vinson只發(fā)現(xiàn)了一對酶，EHMT1/GLP和EHMT2/G9a，它們在H3K23組蛋白位置上放置了化學標記。

當研究人員使用藥物抑制劑和基因突變來對抗實驗室中生長的人類腦細胞(神經(jīng)元)中的酶對時，酶在H3K23組蛋白位置上放置甲基化標記的能力顯著降低。

Yegnasubramanian說:“在人類神經(jīng)元細胞中建立了這個最初的先例，現(xiàn)在研究這些酶和H3K23修飾在許多健康和疾病(包括人類癌癥)中的作用的大門是敞開的?！?/p>

現(xiàn)在研究人員知道EHMT1/GLP和EHMT2/G9a在H3K23組蛋白位置放置化學標簽，他們的目標是了解它們?nèi)绾巫龅竭@一點的精確機制，并開發(fā)針對這種活動的藥物。

Taverna說:“我們想更好地理解為什么當這些酶不能正常工作時，疾病會發(fā)生，以及它們與H3K23的關(guān)系?！?/p>

除了Taverna、Yegnasubramanian和Vinson，其他參與這項研究的研究人員包括阿肯色大學醫(yī)學科學學院的Kimberly Stephens;羅伯特·n O 'Meally先生Bhat和約翰霍普金斯大學的羅伯特?科爾;沃爾特里德陸軍研究所的布萊爾·丹西。

這項研究的資金由美國國立衛(wèi)生研究院(R01GM118760, R01CA221306和F31GM130114)、美國國家科學基金會、歐文·a·漢森紀念基金會和聯(lián)邦基金會提供。