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国自然“项目收割机” | 「组蛋白修饰」——从分子机制到高分文章研究策略

国自然“项目收割机” | 「组蛋白修饰」——从分子机制到高分文章研究策略 丰信生命科学
2025-08-09
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导读:组蛋白修饰生物学意义:①染色质动态调控;②基因表达编程;③细胞分化与疾病;④环境响应组蛋白修饰研究方法:①ChIP-seq;②质谱;③ELISA



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组蛋白修饰

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组蛋白修饰(Histone Modification)是指组蛋白(DNA包装蛋白)上的特定氨基酸残基通过化学修饰改变其结构和功能,从而影响染色质结构和基因表达调控的过程。这些修饰在表观遗传学中扮演核心角色,不改变DNA序列却能调控基因的“开启”或“关闭”。

组蛋白修饰作为表观遗传学的核心研究方向,近年来在国家自然科学基金(国自然)项目中持续受到重点关注,尤其是在肿瘤、发育、神经科学和免疫等领域。



组蛋白修饰主要类型及功能

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甲基化(Methylation)

位点:常见于组蛋白H3(如H3K4、H3K9、H3K27)和H4的赖氨酸(K)或精氨酸(R)。

作用:激活基因(如H3K4me3在启动子区富集)。抑制基因(如H3K27me3与基因沉默相关,由Polycomb蛋白催化)。

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乙酰化(Acetylation)

位点:组蛋白H3和H4的赖氨酸(如H3K9ac、H3K27ac)。

作用:中和组蛋白正电荷,降低与带负电DNA的亲和力,使染色质松弛,促进转录因子结合,激活基因表达。组蛋白乙酰转移酶(HATs)添加乙酰基,组蛋白去乙酰化酶(HDACs)移除乙酰基。

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磷酸化(Phosphorylation)

位点:如H3S10(丝氨酸10)在细胞有丝分裂或应激反应中被磷酸化。

作用:参与染色体凝集、DNA损伤修复(如γ-H2AX标记DNA双链断裂)。

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泛素化(Ubiquitination)

位点:H2A(K119)、H2B(K120)

作用:H2B泛素化常与转录激活相关,而H2A泛素化多参与基因沉默。

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组蛋白修饰生物学意义

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染色质动态调控——修饰通过改变组蛋白与DNA的相互作用,调控染色质的紧密程度(如异染色质vs常染色质)。

基因表达编程——修饰组合形成“组蛋白密码”(Histone Code),被特定蛋白(如Bromo域、Chromo域蛋白)识别,决定基因是否表达。

细胞分化与疾病——修饰异常与癌症(如H3K27M突变在胶质瘤)、发育障碍密切相关。

环境响应——外界刺激(如应激、营养)可通过修饰快速调整基因表达。

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组蛋白修饰研究方法

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ChIP-seq:用抗体富集特定修饰的DNA片段,结合测序定位修饰在基因组中的分布(如H3K4me3在启动子区的富集)。

质谱:结合Western blot富集被修饰的片段,通过质谱分析可进行修饰类型及不同样本间修饰动态变化的检测。

ELISA:利用组蛋白抗体或组蛋白特定修饰抗体结合ELISA荧光体系,可快速直接进行组蛋白修饰的定性及定量评估。

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组蛋白修饰ELISA试剂盒

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Acetylated-Histone H2AX and Histone H2AX ELISA Kit

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Methylated-Histone H3 (H3K4me3) and Histone H3 ELISA Kit

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Acetylated-Histone H2AX and Histone H2AX ELISA Kit

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全局组蛋白修饰定量分析

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全局组蛋白修饰定量分析,是基于质谱的高通量染色体分析方法,一次检测可以对全局组蛋白的乙酰化、一甲基化、二甲基化、三甲基化等多种修饰类型进行鉴定,提供组蛋白修饰位点、修饰类型、定量强度等结果信息。


其原理是将全局组蛋白样品酶解成肽段,在质谱中将肽段碎裂成碎片离子,根据离子峰图、质荷比、保留时间等信息来实现氨基酸序列、修饰和定量分析。













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