在一项新的研究中，来自美国耶鲁大学和加拿大渥太华大学的研究人员展示了组蛋白中最微小的生化变化如何对所有植物和动物中的DNA复制和修复至关重要。相关研究结果发表在2022年3月18日的Science期刊上。

2022年3月19日讯/生物谷BIOON/---组蛋白（histone）是一种高度碱性的蛋白，在将DNA包装到染色体中起着关键作用。在一项新的研究中，来自美国耶鲁大学和加拿大渥太华大学的研究人员展示了组蛋白中最微小的生化变化如何对所有植物和动物中的DNA复制和修复至关重要。相关研究结果发表在2022年3月18日的Science期刊上，论文标题为“The histone H3.1 variant regulates TONSOKU-mediated DNA repair during replication”。

这些发现为组蛋白提供了新的见解。几十年来，生物学家们一直想知道为什么组蛋白的一种变体，即组蛋白H3.1，与它在遗传上几乎完全相同的组蛋白H3.3只有一个氨基酸的差异。

从进化的角度来看，这种差异是至关重要的：组蛋白H3.1在所有植物和动物中都存在，这使得科学家们相信它在某种程度上参与了细胞分裂过程期间的基因组复制。然而，它在这个过程中的确切作用仍然是一个谜。

论文共同通讯作者、耶鲁大学分子、细胞与发育生物学助理教授Yannick Jacob及其团队利用开花植物拟南芥作为模型系统，揭示了对组蛋白H3.1关键作用的新见解。通过操纵这种植物的基因组，他们发现组蛋白H3.1的单一氨基酸变化在招募DNA复制过程中修复受损DNA所需的蛋白TONSOKU（TSK/TONSL）方面至关重要。

这些作者发现DNA修复蛋白TSK/TONSL通过组蛋白H3.1相互作用在DNA复制期间维持基因组稳定性。组蛋白H3.1的TPR（tetratricopeptide repeat）结构域对组蛋白H3.1的识别调节着这种DNA修复蛋白的活性。在从开花植物到哺乳动物中，组蛋白H3.1的这种作用可能是保守的。

图片来自eLife, 2020, doi:10.7554/eLife.61090。

Jacob说，“组蛋白H3.1作为一种标志，让这种DNA修复蛋白在正在进行DNA复制的细胞的准确时间和地点定位。它确保了这种修复途径只在DNA复制期间发挥作用。”

Jacob说，当这些作者让缺乏组蛋白H3.1的细胞进行复制时，他们观察到“突变、替代性DNA修复途径的激活以及许多发育缺陷”。

Jacob说，了解组蛋白H3.1及其单个氨基酸差异的作用不仅可能为癌症等人类疾病开辟新的治疗方法，而且还“展示了蛋白序列的最小差异如何在整个进化过程中产生如此巨大的功能性影响”。

参考资料：
Hossein Davarinejad et al. The histone H3.1 variant regulates TONSOKU-mediated DNA repair during replication. Science, 2022, doi:10.1126/science.abm5320.