近日,中國科學技術大學生命科學與醫學部和第一附屬醫院的馮雪竹、光壽紅教授課題組和周穎教授團隊合作在《自然·通訊》(Nature Communications)上發表了題為“Systematic characterization of chromodomain proteins revealsan H3K9me1/2 reader regulating aging inC. elegans”的文章。該研究以模式生物秀麗隱桿線蟲為模型,對Chromo結構域蛋白進行了系統性的功能組學研究,并發現了一個新的調控壽命的H3K9me1/2閱讀器CEC-5。
Chromo結構域蛋白是一類在真核生物中高度保守的組蛋白甲基化閱讀器。以往的研究表明,Chromo結構域蛋白能通過特異性識別和結合組蛋白修飾,來調控基因組穩定性、基因表達沉默和染色質空間結構等生物學過程,在基因表達、遺傳、發育、疾病和衰老中發揮了重要的作用。然而,大多數Chromo結構域蛋白的功能與調控機制仍不清楚。
研究人員應用CRISPR/Cas-9基因編輯、染色質免疫共沉淀測序、熒光成像等研究手段,系統性注釋了秀麗線蟲Chromo結構域蛋白的表達譜和染色質結合譜。隨后,研究人員使用Chromo結構域蛋白的亞細胞定位作為報告體系,通過遺傳篩選和體外實驗鑒定了一個H3K9me1/2閱讀器CEC-5,并發現了CEC-5中一個在人類與秀麗線蟲間保守的氨基酸位點,該氨基酸位點不但對CEC-5識別、結合異染色質至關重要,而且參與了秀麗線蟲的壽命調控。有意思的是,課題組在2022年(Elife 2022)對一系列可能的組蛋白甲基轉移酶(SET)突變體線蟲進行了壽命分析,并發現了一類與H3K9甲基化修飾相關的set基因,其缺失可以顯著延長daf-2突變體線蟲的壽命,并增強其抗壓力應激能力。H3K9me1/2閱讀器CEC-5的發現為未來Chromo結構域蛋白的研究奠定了基礎,也為進一步探索異染色質與壽命的關系提供了新的思路。

本文的第一作者為博士研究生侯新豪、徐明靜和副研究員朱成明。馮雪竹研究員、光壽紅教授和周穎教授為本文的共同通訊作者。臧建業教授和Bj?rn Nashan教授對課題給予了大力支持和悉心指導。該研究得到科技部、基金委、中科院和中國科學技術大學的大力支持。
論文鏈接:https://www.nature.com/articles/s41467-023-36898-y
(生命科學與醫學部、科研部)