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華東師范大學(xué)教授翁杰敏團(tuán)隊(duì)與中國(guó)科學(xué)院分子細(xì)胞科學(xué)卓越創(chuàng)新中心研究員陳德桂團(tuán)隊(duì)合作，揭示了哺乳動(dòng)物細(xì)胞近著絲粒異染色質(zhì)形成、維持和穩(wěn)定遺傳的新機(jī)制，使人們對(duì)異染色質(zhì)調(diào)控機(jī)制有了新認(rèn)知，為理解多種疾病的發(fā)生機(jī)制提供了新視角。相關(guān)研究近日發(fā)表于《自然》。

真核生物的基因組由高度濃縮的異染色質(zhì)和結(jié)構(gòu)松散的常染色質(zhì)組成。其中，近著絲粒異染色質(zhì)是染色質(zhì)三維結(jié)構(gòu)的重要組成部分，在著絲粒形成、姐妹染色體分離、基因組穩(wěn)定性維持等方面發(fā)揮著關(guān)鍵作用，被認(rèn)為是染色質(zhì)穩(wěn)態(tài)遺傳的“記憶中樞”。已有研究證實(shí)，組蛋白H3第9位賴氨酸的三甲基化修飾（H3K9me3）是異染色質(zhì)形成和維持的關(guān)鍵標(biāo)志，但該修飾在細(xì)胞分裂過程中被精確“傳承”的機(jī)制尚不清晰。

團(tuán)隊(duì)利用高通量篩選技術(shù)，發(fā)現(xiàn)了一個(gè)在細(xì)胞周期G2/M期特異性高表達(dá)的泛素連接酶G2E3。在近著絲粒區(qū)域，G2E3能夠特異性催化組蛋白H3第14位賴氨酸的單泛素化修飾（H3K14ub），進(jìn)而調(diào)控異染色質(zhì)的穩(wěn)態(tài)遺傳。

機(jī)制研究表明，G2E3扮演“先鋒因子”的角色，在有絲分裂早期即定位到近著絲粒區(qū)域，通過催化H3K14ub“標(biāo)記”招募組蛋白甲基化酶SUV39H1/2，進(jìn)而促進(jìn)H3K9me3修飾的建立和異染色質(zhì)結(jié)合蛋白HP1的招募，形成完整的調(diào)控環(huán)路，確保異染色質(zhì)結(jié)構(gòu)在細(xì)胞分裂過程中的準(zhǔn)確傳承。值得一提的是，G2E3缺失不僅損害了近著絲粒異染色質(zhì)的結(jié)構(gòu)，還造成SUV39H1/2和H3K9me3在常染色質(zhì)區(qū)域異常積累，引發(fā)廣泛的轉(zhuǎn)錄抑制。這表明，G2E3是基因組染色質(zhì)區(qū)室化的關(guān)鍵調(diào)控者之一。

研究還發(fā)現(xiàn)，盡管酵母和哺乳動(dòng)物使用了完全不同的泛素連接酶，但均通過H3K14ub依賴的H3K9甲基化酶的招募與激活，實(shí)現(xiàn)異染色質(zhì)的形成與維持及在有絲分裂過程中的穩(wěn)態(tài)傳遞，同時(shí)調(diào)控整個(gè)基因組染色質(zhì)的區(qū)室化，體現(xiàn)了生命演化過程中的“殊途同歸”。

相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.1038/s41586-025-09624-5

（原載于《中國(guó)科學(xué)報(bào)》?2025-10-24?第1版?要聞）