科学家们完全定义了甲基化过程

　　新南威尔士大学悉尼分校的研究人员已经完全描述了甲基化过程，这是一个关键的细胞过程，涉及在蛋白质、DNA和其他分子上添加“标记”甲基，影响细胞行为和蛋白质合成。这项具有里程碑意义的研究，在对文献进行全面回顾的基础上，利用酵母作为模式生物，提出了甲基化系统的近乎完整的图景，为研究整个系统的功能和在烘焙、酿造、生物燃料生产和疾病治疗等领域的潜在应用铺平了道路。

　　

在一项开创性的研究中，悉尼新南威尔士大学的研究人员首次完全定义了被称为甲基化的基本细胞过程。这项发表在《PNAS》上的研究强调了甲基化在蛋白质产生中的关键作用。甲基化是一个生化过程，一个小分子，被称为甲基，附着在或“标记”DNA，蛋白质或其他分子上。甲基化可以影响细胞行为，如促进干细胞的生长和分化。

来自BABS学院的Joshua Hamey博士和Marc Wilkins教授一起，已经完全确定了酵母细胞中哪些蛋白质携带甲基，标签在哪里，以及用什么机器将它们放在那里。

该研究的主要作者Hamey博士说:“细胞的某些方面现在已经被全面了解了一段时间，比如许多基因组的DNA序列。”

然而，其他系统，如细胞对蛋白质的化学标记，几乎从未被系统地理解过。

Hamey博士说:“我们已经使用了一种正式的方法来准确地找出我们对甲基化所不知道的东西。”

通过对所有关于甲基化的现有文献的回顾，两人得出的结论是，我们实际上知道这个过程的绝大部分，而且几乎没有什么需要发现的。

Hamey博士说:“我们已经提出了这个系统的近乎完整的图景。虽然这意味着在这个领域没有更多的细节可以发现，但它为整个系统以及甲基化标签的实际作用开辟了令人兴奋的新问题。”

总有更多的东西有待发现吗?

“我们的工作是试图理解细胞是如何管理信息和做出决定的，”Wilkins教授说。“这很重要，因为细胞一直在做出决定，以适应环境的变化，改变它们的行为，继续生长或死亡。”

一段时间以来人们已经知道，在细胞内，蛋白质可以被小分子标记，作为信息或数据的单位。但直到现在，我们还不知道，对于任何细胞，细胞有多少种类的蛋白质标签以及细胞使用什么机制来放置它们。

甲基化系统包括一些酶，这些酶通过添加一个小分子来修饰另一种蛋白质，在这种情况下，是一个甲基，并“标记”它。甲基的加入会影响一些分子在体内的行为，改变基因或蛋白质的甲基化模式会影响一个人患某些疾病的风险，包括癌症。

Wilkins教授说:“这是我们在实验中工作了很长时间的领域。我开始描述这种特殊类型的细胞修饰(甲基化)，但重点是在酵母内部工作，作为人类和动物细胞的模式生物。”

多年来，Wilkins教授、Hamey博士和其他在这一领域工作的人发现了这一过程的更多特征，直到发现越来越少的特征。

Hamey博士说:“在某种程度上，我们尝试的越多，我们真正能找到的就越少。这个领域现有的模式是，总有更多的东西有待发现。但这篇论文正在挑战这一观点。”

定义甲基化体系

Hamey博士和Wilkins教授一起系统地分析了所有关于酵母甲基化过程的现有文献。Wilkins教授说:“我们找到了一种方法，将支持和反对甲基化生物系统中存在‘更多’有待发现的证据进行分类。”

在任何甲基化过程中，两种蛋白质(携带甲基的酶和被甲基化的蛋白质)之间都有联系，这两种蛋白质构成了这个系统的核心单元。Hamey博士说:“因此，如果有更多的东西有待发现，那么这两种蛋白质之间的相互作用是我们所不知道的。我们能够利用这种联系的知识对现有证据进行分类，并确定是否还有更多这种联系尚不清楚——如果有，有多少。”

通过这个系统的过程，他们得出结论，甲基化基本上在模式生物酵母中完全被理解。

控制细胞生长和行为

大量这些甲基化事件对于控制细胞对外部信号的反应以及细胞内的信号传导非常重要。这些信号传导过程对于控制细胞状态非常重要，尤其是控制构建蛋白质的机制。

Hamey博士说:“根据我们的系统回顾，我们可以说这个系统似乎主要是控制细胞制造蛋白质的方式，这是细胞功能的核心。”

对甲基化及其在蛋白质合成中的重要作用有一个完整的了解，为我们如何控制细胞生长和行为方面开辟了新的途径。

Wilkins教授说:“我们的工作重点是酵母细胞——它与人类细胞有许多相似之处，但更容易研究——这些发现对酿酒、烘焙和生物燃料等领域的酵母操纵有直接影响，也对如何治疗患者的酵母和真菌感染(如念珠菌病和癣)有潜在的影响。”

“更重要的是，既然我们有了这张完整的地图，我们就能够提出系统的问题，了解这个系统为什么会进化，以及它在控制中心生物过程中的功能，”Hamey博士说。“这些都是我们正在解决的问题。”

参考文献:The protein methylation network in yeast: A landmark in completeness for a eukaryotic post-translational modification