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【Nature Genetics | 多拷贝基因编辑揭示哺乳动物细胞中H3K27甲基化和乙酰化的特定功能】
组蛋白的翻译后修饰（Posttranslational modifications, PTMs）被广泛认为是调节染色质结构和转录所必需的。这一结论主要是通过破坏催化翻译后修饰的酶后间接推断而来。然而，最近有研究显示，组蛋白翻译后修饰酶除了组蛋白之外还具有其他非组蛋白底物，因此，需要更直接的方法来了解组蛋白PTMs在染色质功能中的作用。
核心组蛋白八聚体亚基H3的N端尾部受到许多PTMs的影响。在黑腹果蝇（D. melanogaster）中，复制组蛋白被组装成单个簇，而与复制无关的组蛋白基因H3.3A和H3.3B分别位于染色体2和X。D. melanogaster中复制组蛋白的这种簇状定位可用于基因置换研究，进而揭示了组蛋白尾部单个氨基酸的功能重要性。然而，在小鼠中，编码复制组蛋白H3.1和H3.2的基因分别位于13号和3号染色体上的三个不同的基因组簇中。H3.3由两个基因编码，1号染色体上的H3f3a和11号染色体上的H3f3b。哺乳动物组蛋白基因的分散定位阻碍了哺乳动物细胞中的基因置换研究。
H3K27被认为是染色质相关酶的关键底物。正常发育所需的PRC2负责甲基化H3K27，但它可以甲基化其他蛋白质。CBP和EP300乙酰化H3K27，并具有许多其他组蛋白乙酰化底物。尽管已有研究表明H3K27ac与启动子和增强子的活化相关，但依旧缺乏直接证据来证实这种修饰的作用。2022年6月6日，来自丹麦哥本哈根大学的Kristian Helin团队在Nature Genetics杂志上在线发表了题为Histone editing elucidates the functional roles of H3K27 methylation and acetylation in mammals的文章。研究人员在小鼠胚胎干细胞（mouse embryonic stem cells, mESCs）中使用CRISPR碱基编辑构建了pan-H3K27R（pK27R）突变的mESCs（其中H3.1、H3.2和H3.3的所有28个等位基因都已突变），揭示了哺乳动物细胞中H3K27相关PTMs在调节基因表达中的特定功能。结果表明，在mESCs中，H3K27是PRC2的重要底物，而除H3K27乙酰化（H3K27ac）以外的其他PTMs可能参与介导CBP/EP300功能。该研究证实了通过大规模多拷贝基因编辑揭示哺乳动物细胞中组蛋白PTMs功能的可行性。
