Cell：科学家发现细胞的“身份证”

细胞依赖于一些途径来确立它们的身份和功能。现在来自斯坦福大学的研究人员称，他们发现了标记人体中不同类型细胞身份的一种新型机制，其阻止了细胞转变为其他的类型。这一重要的研究发表在《细胞》（Cell）杂志上。

数十年前，科学家们就已经学会了读取细胞利用来将一连串的DNA碱基转变为蛋白质氨基酸的基本遗传密码。但是十多年来，他们还在试图破译嵌入在生物体基因组中更为复杂的密码：组蛋白密码。组蛋白是指在染色体中DNA缠绕的一类特殊蛋白。采用化学方法以各种方式调整组蛋白就可以调节（上调或是下调）基因的活性。

例如，细胞通过将三个甲基附着到H3组蛋白的一个特异位点上就可以关闭一些基因。而将三个甲基附着到另一个H3位点上，这种称之为H3K4me3的修饰则可对基因表达发挥正调控效应。细胞通常将H3K4me3标记添加到基因组小段区域的组蛋白上，然而现在研究人员注意到这种标记有时可以遍布于更大的区域，修饰大量的组蛋白。

为了查明这些大H3K4me3标记区域是否在组蛋白密码中传送了一种信息，斯坦福大学的分子遗传学家Anne Brunet和同事们在20多种不同的细胞类型中追踪了它们的存在。他们发现在不同的细胞类型中广大的H3K4me3区域标记了不同的基因。由此，研究人员认识到根据广大H3K4me3区域的染色质定位，他们就可以将肝细胞与肌肉细胞或肾细胞区分开来。此外，他们还注意到这些H3K4me3区域往往标记的是对细胞功能至关重要，或是帮助细胞确立独特身份的一些基因。例如，在胚胎干细胞中它们出现在控制细胞特化能力的一些基因上。

研究人员在成体神经祖细胞中利用一种叫做RNAi的技术，进一步证实这些标记表明了细胞的身份。当他们利用RNAi来下调携带大块H3K4me3标记的一些基因时，发现损害了细胞增殖和生成神经元的能力。而当研究人员沉默只有短H3K4me3标记区域或根本没有H3K4me3区域的基因时，祖细胞仍然正常分裂。换句话说，大H3K4me3标记区域的存在有可能帮助了细胞终身维持身份。尽管细胞利用了几种方法来确立它们的身份，“我们发现了一种新的标记，”Brunet说。

凯斯西储大学表观基因组学家Peter Scacheri对这篇论文给予了高度的评价：“我认为它将震动研究团体。尽管许多其他的科学家们一直在研究H3K4me3标记，认为这一标记可以区分所有的细胞类型这一观点真是令人震惊。检测这些标记非常容易，因此这一研究发现使得人们能够快速地鉴别一些细胞类型，在诸如癌症诊断等情况下它将派上用场。”

原始出处：

Bérénice A. Benayoun, Elizabeth A. Pollina, Duygu Ucar, Salah Mahmoudi, Kalpana Karra, Edith D. Wong, Keerthana Devarajan,Aaron C. Daugherty, Anshul B. Kundaje, Elena Mancini, Benjamin C. Hitz, Rakhi Gupta, Thomas A. Rando, Julie C. Baker, Michael P. Snyder,J. Michael Cherry, Anne Brunet. ArticleSwitch to Standard ViewH3K4me3 Breadth Is Linked to Cell Identity and Transcriptional Consistency. Cell, 31 July 2014; DOI: 10.1016/j.cell.2014.06.027