Nucleic Acids Research: 新发现!糖代谢产品成为组卵白修饰新分子并调控基因转录

代谢是生物体成长和繁衍、构造维持以及对外界情况作出反馈所必需的。然而代谢物作为表观修饰分子还鲜有报道。在植物和人类中，糖酵解产品甲基乙二醛（methylglyoxal，MG）与多种疾病包含及其并发症、心脏病、、风湿等的产生有着亲密关系。正常小鼠喂食MG七周后会呈现和并发症相似的症状，标明MG是招致并发症产生的紧张分子。临床研讨标明，I型和II型糖尿病患者血液内MG浓度别离是正凡人的5.9倍和3.6倍，糖尿病患者细胞内MG含量也显著高于正常细胞。此外，在糖尿病小鼠体内过表白乙二醛酶I（GLO1）基因能加重糖尿病及其并发症症状；反之，GLO1缺失会加剧糖尿病及其并发症症状。这些成果进一步阐明MG及其解毒路径与糖尿病及其并发症的产生有亲密关系。在动物中，MG在成长发育及顺境应对进程有紧张作用。然则，MG若何调控上游旌旗灯号尚不分明。

2021年2月26日，武汉年夜学吕应堂传授研讨组在Nucleic Acids Research颁发了题为“The metabolite methylglyoxal-mediated gene expression is associated with histone methylglyoxalation”的研讨论文，证实MG能修饰组卵白H3的第4位赖氨酸并调控基因转录。该研讨通过制备特同性辨认MG修饰卵白质的单克隆抗体，鉴定到组卵白H3为MG修饰卵白，并进一步制备特同性辨认MG修饰H3K4的单克隆抗体，通过一系列试验提醒了组卵白MG修饰与基因转录的关系，证实MG可作为组卵白修饰新分子参加基因转录，为探求动动物顺境应对提供了新的思绪。

该研讨得到MG含量升高的渐变体和MG含量下降的转基因株系，并应用RNA-seq和RT-qPCR证实盐钳制通过进步MG含量调控钳制应对基因的转录。为相识析MG若何调控基因转录，研讨职员制备了特同性辨认MG修饰卵白质赖氨酸（Anti-MGK）和精氨酸（Anti-MGR）的单克隆抗体（合称为Anti-MMP）并以此阐发MG修饰卵白，成果发现组卵白H3能被MG修饰，而MG修饰会招致染色质构造变得松散。为了扫除MG能够是通过修饰基因位点处染色质的非H3的其它卵白参加调控，研讨职员又制备了特同性辨认H3K4的MG修饰的单克隆抗体（Anti-H3K4MG）。应用Anti-MMP和Anti-H3K4MG进行的ChIP-seq阐发标明组卵白MG修饰普遍散布于整个染色体，并通过与RNA-seq的多重组学阐发，提醒该修饰可影响基因转录。

图2:组卵白H3的MG修饰与基因转录呈正相关

好多研讨标明转录因子可与组卵白修饰相关酶（修饰酶，去修饰酶，浏览器）互作，进而调控修饰程度及其功效。研讨职员发现盐钳制上游转录因子MYC2和ABI3介导了应对基因处组卵白MG修饰，也为进一步鉴定组卵白MG修饰相关酶奠基了根底。