组蛋白在神经元转录和可塑性中的重要作用

 数十年来人们一直认为，在神经细胞那样的不分裂细胞中，组蛋白是高度稳定的。西奈山伊坎医学院和洛克菲勒大学的研究团队对此提出了挑战。他们发现脑细胞中的组蛋白在持续进行着置换，老组蛋白不断被新组蛋白替代。这种表观遗传学机制能根据外界环境调控基因表达，生成组成细胞结构和携带信号的蛋白质。这项研究发表在七月一日的Neuron杂志上。

人体有些细胞(比如皮肤细胞)通过不断自我更新保持组织的活力，另一些执行特殊功能的细胞(比如神经细胞和心脏细胞)一般不进行分裂。持续终身的细胞必须有高度的适应性，能够根据外界条件改变自己的行为。组蛋白置换为神经元提供了这样的能力，这一机制会根据不同刺激开/关基因，帮助神经元形成新突触连接。

“这是一个激动人心的发现，将会成为新的前沿领域，”助理教授Ian Maze说。“这个新表观遗传学调控机制，有助于进一步理解神经发育疾病和精神疾病的分子基础。”

研究人员在小鼠和人类大脑中对组蛋白H3.3进行了研究。他们给年轻小鼠喂食有同位素标记的赖氨酸，结果小鼠神经元普遍出现了同位素标记的H3.3。这说明神经元的老组蛋白被新组蛋白替代，发生了组蛋白置换。

二十世纪五、六十年代人类进行的地表核弹试验，导致高水平的碳14(14C)释放到大气中。人们在食用植物或动物产品时，也吸收了一定比例正常碳和碳14。研究人员从死人脑细胞中纯化H3.3，其中的14C/12C比率表明，人类大脑在不断进行H3.3置换。

研究人员还有意在胚胎和成体神经元中操纵H3.3动态，证实组蛋白置换在神经元可塑性中起到了重要作用。研究指出，大脑中的组蛋白置换是一种关键性的转录调控。进一步理解大脑的工作机制，有助于治疗神经退行性疾病和精神病。