八年！他们揭开表观遗传“神秘面纱”。 长期以来，人们普遍认为，脱氧核糖核酸（DNA）决定了生物体的全部表型。但问题来了，在相同环境中成长的同卵双胞胎，身高、肤色、性格、健康状况等并非完全相同，这是为什么？
为了揭开表观遗传的神秘面纱，科学家将视线从DNA转向了另一种遗传物质——和DNA共同构成细胞染色体的蛋白质。
近日，香港大学生物科学学院教授翟元梁研究团队联合北京大学生命科学学院教授高宁、李晴研究团队，借助冷冻电镜和基因组学多种手段，抓拍到亲代组蛋白在复制叉上转移的关键步骤，为进一步完全揭示组蛋白编码表观遗传信息传递与DNA复制的耦合机制奠定了基础。3月7日，相关研究成果发表于《自然》。
论文匿名评审人认为，这是一项先进的结构研究，极大推动了我们对组蛋白回收机制的理解。
给快递员拍个工作照
每个人的身体里有几百种不同的细胞，每种细胞里的DNA都是相同的，但为什么这些细胞表现出不同的细胞类型？
这是一个令整个学界困惑的难题。生物体的遗传信息分为两种，一种是DNA携带的遗传信息，另一种是表观遗传。含有相同DNA的细胞表现出不同的细胞类型，就与表观遗传的调控有关。
DNA是生物体的主要遗传物质，真核生物的DNA以染色体形式存在。DNA缠绕在一种名为组蛋白的蛋白上，和组蛋白共同形成核小体。核小体内一共有8个组蛋白，也可以称之为组蛋白八聚体。核小体上的组蛋白修饰正是重要的表观遗传标记。
由于DNA呈双链结构，DNA复制时需要解开双螺旋，同时复制叉前面的核小体也会被拆开。之后，DNA原本的两条旧链分别复制形成两条子链，此时被拆开的核小体也顺势复制到新合成的子链上。
但在这一过程中，如何保证核小体能将表观遗传信息完美降落到新合成的子链上？又是什么帮助核小体完成转移？
这就离不开‘快递员’复制体的参与。翟元梁告诉《中国科学报》，大家都知道复制体会参与这一过程，但从没有人观察到这一过程具体是怎么发生的。
为了看到快递员复制体是如何工作的，翟元梁想到了冷冻电镜。
我们用冷冻电镜抓拍到这个过程的一个瞬间，这也是本项研究的关键突破。他说。
他们发现，当复制体作用于携带表观遗传信息的亲代组蛋白时，会将原本的八聚体拆分为六聚体和二聚体。同时，能够维持组蛋白稳定性的伴侣蛋白FACT，会将拆解出来的六聚体抓住，并在解旋酶Mcm2亚基的协助下将组蛋白嵌套在一个转移平台Tof1蛋白上，从而将亲代组蛋白定位到复制体的前端，以便进一步转移至DNA子链上。
亲代组蛋白回收的复制偶联机制一直是学界‘公认但知之甚少’的，我们的研究首次揭示了其中的一个关键步骤。翟元梁说。
研究团队2018年于香港科技大学。翟元梁（左一）、高宁（右三）和李宁宁（右二）。受访者供图
相关论文信息：https://doi.org/10.1038/s41586-024-07152-2
作者：翟元梁等 来源：《自然》