3.2.2.3 组蛋白甲基化的识别蛋白
甲基化组蛋白的识别（Reader）是通过具有甲基结合域的蛋白来实现的(Liu et al., 2010)。在拟南芥中，一些组蛋白甲基化识别蛋白如LHP1/TFL2、ORC1、AtING、AL和WDR5a已被证明在体内或体外结合甲基化组蛋白。
LHP1/TFL2的chromo结构域对于H3K27me3在其靶基因座的结合是必需的，并且LHP1/TFR2的结合对于H3K27me3标记基因（如开花抑制基因FLC，FLOWERING LOCUS C 1）的稳定沉默是必需的(Mylne et al., 2006)。ORC1是DNA复制起始识别复合物（ORC）的大亚基。拟南芥ORC1a和ORC1b含有在酵母和动物ORC1中不存在的PHD指状结构域。拟南芥ORC1可以通过PHD指状结构域与H3K4me3标记相互作用，这是激活靶基因转录所必需的(Sanchez et al., 2009)。
目前还不完全清楚识别蛋白是如何将组蛋白标记转化为直接的下游功能的。动物研究的一系列证据表明，一些已知的识别蛋白是具有染色质重塑或修饰活性的蛋白质复合物的亚基(Taverna et al., 2007)。
3.3 组蛋白磷酸化修饰
组蛋白磷酸化修饰影响染色体的结构和功能有两种可能的机制：第一，磷酸基团的负电荷中和了组蛋白所携带的正电荷，这造成组蛋白与DNA之间的亲和力下降；第二，磷酸化修饰有利于组蛋白与蛋白质的识别，促进蛋白质复合物的招募或者相互作用(聂文锋等, 2022)。组蛋白磷酸化通常发生在丝氨酸、苏氨酸和酪氨酸位点上，组蛋白H3的磷酸化进化保守，主要有第10位和28位的丝氨酸（H3S10p、H3S28p）以及第3位和11位的苏氨酸（H3T3p、H3T11p）。植物面对环境压力，如盐胁迫和低温胁迫，组蛋白H3磷酸化也呈现动态变化(赵琳等, 2020)。
表5 植物部分组蛋白甲基化修饰位点和功能(郑月琴等, 2022)。
3.4 组蛋白泛素化修饰
泛素是由76个氨基酸组成的低分子量蛋白质（大约8.451 kDa），泛素化是泛素分子在激活酶、结合酶、连结酶和降解酶等一系酶的作用下，对靶蛋白进行特异性修饰的过程。组蛋白的泛素化修饰在改变染色体的构象、招募并活化下游蛋白和作为降解信号降解蛋白等方面发挥作用(聂文锋等, 2022)。目前研究最多的是组蛋白H2A和H2B的单泛素化，单泛素化的H2A多出现于异染色质中，与基因沉默有关。而单泛素化的H2B多存在于活跃的常染色质中，与转录激活有关(Lawrence et al., 2016)。
Cao等人研究表明水稻组蛋白单泛素化酶OsHUB1和OsHUB2介导的组蛋白H2B单泛素化与H3K4me2协同调控花药发育的转录调控(Cao et al., 2015)。Chen等人研究显示拟南芥E3连接酶HUB2（AtHUB2）促进组蛋白H2B单泛素化，过量表达AtHUB2能够提高转基因棉花的抗旱性(Chen et al., 2019)。
04组蛋白修饰研究方法
对于组蛋白修饰位点进行全基因组范围的研究主要有两种方法：ChIP-seq和CUT&Tag。ChIP-seq是将ChIP（染色质免疫共沉淀）和NGS（二代测序）相结合的一种方法，该方法可以通过特异性组蛋白修饰的抗体免疫沉淀来分离组蛋白的目标修饰及其结合的基因组DNA，并将相关DNA进行片段化及测序，以此来确定组蛋白修饰在基因组上的位置及丰度。该技术是研究组蛋白修饰在整个基因组中定位的金标准。大家感兴趣的话可以查看我们的往期推文“解析表观遗传学的工具——ChIP-seq（二）”
CUT&Tag是2019年开发的用于研究蛋白质与DNA之间相互作用的新方法。该方法首先通过组蛋白修饰的特异性抗体（一抗）孵育，使抗体进入细胞与靶蛋白结合。为了放大信号，使用pAG-Tn5转座体（二抗）进行孵育，使得转座体进入细胞并与抗体结合，这样就把转座体间接的固定在靶蛋白上，随后加入Mg2 ，激活Tn5酶的切割活性，切断靶蛋白结合的DNA区域。由于Tn5切割DNA过程中连接有测序接头，在切断DNA的同时直接在片段化的DNA上加接头，接着提取DNA，进行PCR扩增构建文库(Zheng et al., 2020)。
图9 ChIP-seq与CUT&Tag实验程序比较(Zheng et al., 2020)。
两种技术都是通过特异性抗体捕获所要研究的组蛋白修饰，后分离与组蛋白修饰相结合的DNA，并通过对DNA进行测序和分析来推断组蛋白修饰的位置及丰度。但相比于ChIP-Seq，CUT&Tag更有优势。CUT&Tag的优势体现在下面几点：
表6 CUT&Tag与ChIP-seq比较（Kaya-Okur et al., 2019）。
小远叨叨
小远今天主要为大家介绍了组蛋白修饰和组蛋白修饰酶，总结了部分组蛋白修饰位点和修饰酶的功能供大家参考，之前对这一块内容比较陌生的同学，刚好通过这次机会了解了解，希望能够对大家有所帮助，欢迎大家在评论区多多留言。下期还会分享组蛋白修饰在植物方面的研究应用和思路，或者是给大家介绍组蛋白修饰酶家族的研究，大家有感兴趣的内容也可以在评论区留言哦！
最后，小远想说我司拥有ChIP-seq和CUT&Tag等多组学技术，可为您研究组蛋白修饰和修饰酶提供服务，助力发表高分文章！
