2016年6月20日《Developmental Cell》以封面文章形式發(fā)表生命中心朱健研究組題為”Stuxnet facilitates the degradation of Polycomb protein during development” 的研究論文。此項研究鑒定出了表觀遺傳領(lǐng)域全新的調(diào)控因子Stuxnet (Stx)，并初步闡釋了Stx通過調(diào)控 Polycomb-group（PcG）多梳蛋白復(fù)合體的穩(wěn)定性而調(diào)節(jié)表觀遺傳活性的作用機制。《Developmental Cell》還配發(fā)了日內(nèi)瓦大學(xué)François Karch教授撰寫的Preview文章介紹這項研究。

On the cover: Polycomb (Pc) group proteins are conserved epigenetic regulators of development. In this issue, Du et al. show that the Stuxnet (Stx) protein regulates the stability of Pc proteins by facilitating their degradation. The image shows the reciprocal expression pattern of Stx (red) and Pc (green) in an early Drosophila embryo. DAPI was used to label nuclear DNA. For more information on Stx regulation of Pc protein homeostasis during development, see Du et al. pp. 507–519.

表觀遺傳學(xué)是近年來生命科學(xué)研究的熱點。在DNA序列未發(fā)生改變的情況下，基因功能產(chǎn)生可逆且可遺傳的改變是表觀遺傳的基本機制。多梳蛋白復(fù)合體是表觀遺傳過程中主要的調(diào)控因子，通過在轉(zhuǎn)錄水平特異性抑制下游靶基因的表達而發(fā)揮其功能。多梳蛋白復(fù)合體下游靶基因包括很多重要的轉(zhuǎn)錄因子及信號轉(zhuǎn)導(dǎo)分子，例如同源異型框基因（Homeobox genes）及Notch信號通路組分等，在干細胞維系、基因組印記、胚胎發(fā)育等過程中均有重要功能。 Pc蛋白是多梳蛋白復(fù)合體的重要組分，其功能從果蠅到哺乳動物高度保守。目前研究大多集中于探究其分子作用機制和鑒定其下游靶基因，但是Pc蛋白自身的活性以及多梳蛋白復(fù)合體的穩(wěn)態(tài)如何被調(diào)控尚不清楚。

朱健研究組通過遺傳篩選在果蠅中發(fā)現(xiàn)并鑒定了一個功能未知的全新基因stuxnet (stx)。他們的研究表明，stx功能缺失的果蠅表現(xiàn)出與Pc活性上調(diào)類似的發(fā)育紊亂表型。更為有趣的是，stx基因的過表達可以引起Pc蛋白水平的降低，從而阻遏PcG下游靶基因的表達，zui終導(dǎo)致果蠅器官的同源異型轉(zhuǎn)化，例如觸角向腿和眼的轉(zhuǎn)化。進一步的遺傳互作實驗證明stx位于Pc的上游，并且能夠抑制Pc蛋白的生物學(xué)活性。在分子機制研究中，他們鑒定出了Stx蛋白兩個重要的功能結(jié)構(gòu)域，即N端的類泛素結(jié)構(gòu)域（UBL）及相鄰的Pc結(jié)合區(qū)域（PcB）。生物化學(xué)和遺傳學(xué)實驗表明，Stx調(diào)控Pc活性的分子機制從果蠅到哺乳動物高度保守。Stx通過UBL結(jié)構(gòu)域與蛋白酶體結(jié)合，從而促使Pc蛋白的降解，這一過程依賴于PcB結(jié)構(gòu)域介導(dǎo)的蛋白相互作用，但是并不依賴于Pc的泛素化修飾。

朱健研究員為該論文的通訊作者。北京大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院博士后杜娟、朱健研究組原副研究員張俊爭為論文的共同*作者。生命科學(xué)學(xué)院博士研究生何濤（14級）、李亞娟（13級）以及生命中心博士后劉敏參與了部分工作。該項研究得到了科技部“發(fā)育研究”國家重大科學(xué)研究計劃、國家自然科學(xué)基金、北大－清華生命科學(xué)聯(lián)合中心（CLS）、膜生物學(xué)國家重點實驗室和中國博士后科學(xué)基金的資助。

論文鏈接：developmental-cell/pdf/S1534-5807(16)30326-4.pdf

Preview文章銜接：developmental-cell/pdf/S1534-5807(16)30375-6.pdf