作者:布莱恩·特纳教授英国伯明翰大学

1964年5月的美国国家科学院学报，发表了一篇题为《组蛋白的乙酰化和甲基化及其在RNA合成调控中的可能作用纽约洛克菲勒研究所(现为洛克菲勒大学)的奥尔弗雷、福克纳和米尔斯基(奥尔弗雷等人，1964年)．这篇论文提供了RNA合成的证据在体外化学乙酰化组蛋白的抑制效果不如天然组蛋白。基于此，作者认为乙酰化可能是一种“…开启或关闭RNA合成”。他们提出这一结论时十分谨慎(“……支持这一观点的证据充其量只是暂时的……”)，但我们现在知道它基本上是正确的;组蛋白乙酰化与其他修饰协同作用，确实是调控基因表达的重要手段。这篇论文被认为是我们认识组蛋白修饰的关键作用的里程碑，并经常被引用。然而，组蛋白乙酰化本身能否成为唯一的因素开关这种开启和关闭基因的方法仍然存在争议，其运作机制也是如此。如果我们要庆祝这篇论文及其在染色质和表观遗传学历史上的地位，就有必要仔细看看它所包含的实验。

50年前，人们根本不清楚组蛋白在细胞核中的作用。人们知道它们大量存在，重量与DNA相当，而且它们带高度正电荷，因此与带负电荷的DNA紧密结合。有人认为它们可能参与DNA包装或抑制DNA模板上的RNA合成，但支持这些观点的实验证据非常有限。关于组蛋白家族的组成和不同成员的特性的知识也很有限。通过生化方法可以将组蛋白分离为富精氨酸和富赖氨酸的组分，从而分析其氨基酸含量并鉴定其氨基末端残基。众所周知，与大多数其他蛋白质不同，每个组蛋白的n端氨基酸的α -氨基基团通常是乙酰化的(“阻断”)，但很少有(如果有的话)内部赖氨酸乙酰化的证据。

在1964年的论文中，Allfrey及其同事列出了通过乙酰化和甲基化进行组织的修饰，以确认组蛋白可以抑制RNA合成在体外并询问组蛋白乙酰化是否可以缓解这种抑制。研究表明，放射性指示剂醋酸盐(醋酸钠-2-¹⁴C)被分离的小牛胸腺核合并到组蛋白中，即使蛋白合成(一定有一些残余的细胞质附着)被嘌呤霉素抑制。这些实验表明醋酸盐的掺入发生了后蛋白质链的合成，一个重要的发现。(在后来的论文中，该小组将放射性标记的氨基酸识别为Ɛ-acetyl赖氨酸)。论文接着描述了添加组蛋白是如何抑制RNA合成的(¹⁴在小牛胸腺核粗提物中，使用内源性聚合酶和DNA，以及部分纯化的细菌聚合酶的制备。最后，用不同浓度(超过100倍范围)的乙酸酐对组蛋白进行化学乙酰化，结果表明，乙酰化的组蛋白是较低效的抑制剂¹⁴在试验条件下C-ATP的掺入比未处理的对照组多。作者强调，乙酰化的组蛋白仍然带高度正电荷，仍然能够与DNA结合并提高其熔化温度，这表明，即使在高的醋酸酐水平下，乙酰化也只影响了一小部分可用的氨基。这意味着乙酰化的作用并不仅仅是由于净电荷的总体变化和DNA结合的总体松弛。

对这些实验进行了50年的批判性分析，几乎没有什么收获;即使在他们完成的时候，技术限制也很明显，作者在解释的措辞上也相当谨慎。但他们仍然是值得注意的，因为他们远远领先于他们的时代。至少在10年前，人们才逐渐认识到组蛋白在DNA包装和基因调控中的作用。著名的染色质扩散的弦上珠子电子显微照片(唐和伊娃·奥林斯)只在1974年出现，而x射线晶体学中核小体的低分辨率结构(Klug等)直到1980年才得到(图1)。这使得人们能够更清楚地了解潜在乙酰化赖氨酸的位置以及它们如何与DNA相互作用。最近，人们认识到单个组蛋白赖氨酸的乙酰化可以发挥特定的功能效应，有时是通过蛋白质的溴域选择性结合。目前的模型认为核小体及其许多修饰是一种微妙而复杂的信号模块，基因组通过它对外部线索作出反应(参见特纳2012年))。在这方面，1964年4月在华盛顿举行的美国国家科学院年会上，有必要引用奥尔弗雷和米尔斯基在他们的摘要中对他们的数据的解释。”这些发现提出了一种可能性相对较小的组蛋白结构的修饰发生在完整的蛋白质中，提供了在不同位点开启或关闭RNA合成的方法”(强调)。

的Allfreyet al。实验很少告诉我们组蛋白乙酰化调节基因表达的机制，直到现在才逐渐被揭示出来。然而，这项工作证明了翻译后组蛋白的乙酰化作用，并在该领域发展的非常早期就引起了人们的注意，认为它可能在调节RNA合成方面发挥作用。在随后的工作中，洛克菲勒集团，特别是文斯·奥尔弗雷，保持了这一重点，因为染色质领域逐渐认识到他们在1964年引起注意的主题的重要性。光是这个就有50个^th值得庆祝纪念日。

参考文献

福克纳，米尔斯基。1964.组蛋白乙酰化和甲基化及其在Rna合成调控中的可能作用。美国国立科学院科学研究所51: 786 - 794。

特纳BM。2012.可调节核小体:表观遗传信号模块。趋势麝猫28: 436 - 444。