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【Nature Genetics | 多拷貝基因編輯揭示哺乳動物細胞中H3K27甲基化和乙酰化的特定功能】
組蛋白的翻譯後修飾（Posttranslational modifications, PTMs）被廣泛認為是調節染色質結構和轉錄所必需的。這一結論主要是通過破壞催化翻譯後修飾的酶後間接推斷而來。然而，最近有研究顯示，組蛋白翻譯後修飾酶除了組蛋白之外還具有其他非組蛋白底物，是以，需要更直接的方法來了解組蛋白PTMs在染色質功能中的作用。
核心組蛋白八聚體亞基H3的N端尾部受到許多PTMs的影響。在黑腹果蠅（D. melanogaster）中，複制組蛋白被組裝成單個簇，而與複制無關的組蛋白基因H3.3A和H3.3B分别位于染色體2和X。D. melanogaster中複制組蛋白的這種簇狀定位可用于基因置換研究，進而揭示了組蛋白尾部單個氨基酸的功能重要性。然而，在小鼠中，編碼複制組蛋白H3.1和H3.2的基因分别位于13号和3号染色體上的三個不同的基因組簇中。H3.3由兩個基因編碼，1号染色體上的H3f3a和11号染色體上的H3f3b。哺乳動物組蛋白基因的分散定位阻礙了哺乳動物細胞中的基因置換研究。
H3K27被認為是染色質相關酶的關鍵底物。正常發育所需的PRC2負責甲基化H3K27，但它可以甲基化其他蛋白質。CBP和EP300乙酰化H3K27，并具有許多其他組蛋白乙酰化底物。盡管已有研究表明H3K27ac與啟動子和增強子的活化相關，但依舊缺乏直接證據來證明這種修飾的作用。2022年6月6日，來自丹麥哥本哈根大學的Kristian Helin團隊在Nature Genetics雜志上線上發表了題為Histone editing elucidates the functional roles of H3K27 methylation and acetylation in mammals的文章。研究人員在小鼠胚胎幹細胞（mouse embryonic stem cells, mESCs）中使用CRISPR堿基編輯建構了pan-H3K27R（pK27R）突變的mESCs（其中H3.1、H3.2和H3.3的所有28個等位基因都已突變），揭示了哺乳動物細胞中H3K27相關PTMs在調節基因表達中的特定功能。結果表明，在mESCs中，H3K27是PRC2的重要底物，而除H3K27乙酰化（H3K27ac）以外的其他PTMs可能參與介導CBP/EP300功能。該研究證明了通過大規模多拷貝基因編輯揭示哺乳動物細胞中組蛋白PTMs功能的可行性。
