遺傳記憶并不僅是依賴DNA序列。數(shù)十年的研究已經(jīng)確定了組蛋白和它們各種翻譯后修飾在決定基因激活，并將這些改變傳遞給下一代細胞中的重要性。

其中的一些修飾，例如H3K9me3（組蛋白H3 上9 位賴氨酸*基化）在基因沉默和異染色質(zhì)形成中發(fā)揮確定的作用。然而即便現(xiàn)在已經(jīng)知道許多可使組蛋白甲基化的酶，但在單個活細胞中這一甲基化過程的時間和調(diào)控仍然尚待闡明。
斯坦福大學的Gerald Crabtree對于嘗試利用體外染色質(zhì)重塑分析來解析這些問題感到失望。“你或多或少地被卡在了人工模板處：短DNA片段與實際的模板沒有關系，真實的模板在不同的組織中會有著不同的組蛋白修飾，”他說。
轉(zhuǎn)而他期盼有一種方法能夠讓他在活細胞的選擇位點快速添加和除去染色質(zhì)修飾。與博士后研究員Oliver Bell 和Nathaniel Hathaway一起，Crabtree在體內(nèi)分析中實現(xiàn)了這一想法。
 

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研究人員開發(fā)出了一種染色質(zhì)體內(nèi)試驗（CiA）系統(tǒng)，采用化學誘導接近來啟動和終止活細胞中的染色質(zhì)修飾。在小鼠胚胎干細胞（ESCs）中他們利用鋅指蛋白或DNA結(jié)合蛋白Gal4靶向了干細胞自我更新必需的四種基因之一的Oct4的一個等位基因的啟動子，并用GFP替換了Oct4*個外顯子以報告基因表達。在科學家們確定修飾的Oct4等位基因?qū)SCs行為無影響后，他們誘導了異染色質(zhì)蛋白1（HP1）招募，選擇性地使HP1與H3K9結(jié)合，招募組蛋白甲基化酶，將甲基團添加到鄰近的H3分子上，由此增加了染色質(zhì)上H3K9me3標記。
通過染色質(zhì)免疫沉淀法監(jiān)控了GFP表達沉默和H3K9me3的擴增。博士后研究人員Courtney Hodges利用一種數(shù)學模型計算了H3K9me3的擴散速度。在3天持續(xù)的HP1招募后，研究人員觀察了一群帶有*沉默Oct4啟動子的細胞。除了H3K9me3，科學家們注意到DNA甲基化也有所增加。

Crabtree回憶說：“我感到吃驚。招募HP1也招募了DNA甲基化系統(tǒng)，但有數(shù)據(jù)表明串擾確實存在，并增強了抑制的程度，使得它更加的穩(wěn)定。”
Oct4表達在分化細胞中被沉默，但是Crabtree和他的研究小組想知道異染色質(zhì)標記是否可能會被活性轉(zhuǎn)錄清除。他們利用修飾的ESCs生成了一只小鼠，分離出胚胎成纖維細胞，使轉(zhuǎn)錄激活子靶向沉默的Oct4位點。他們觀察到僅24小時GFP表達即被再激活；5天后10%的細胞為GFP陽性。在重編程過程中當分化細胞恢復多能狀態(tài)時，沉默位點的再激活是必需的。Crabtree看到了這種染色質(zhì)體內(nèi)分析更多的潛在應用。“這一技術使得我們可以研究重編程的機械基礎，”他說。

對于Crabtree來說，這項工作大的教訓之一就是他們發(fā)現(xiàn)的遠沒有看到的多。“它使得我們可以預測漏洞在何處，”他說。當他們開發(fā)H3K9me3擴散模型時，Crabtree回憶對于結(jié)果是滿意的，但很快發(fā)現(xiàn)是在HP1招募的頭幾個小時中，有一些正在發(fā)生的事情他們無法理解。HP1被快速招募，但*個H3K9標記出現(xiàn)要慢得多。一些東西似乎占據(jù)了首先需要被清除的位點。Crabtree稱這種因子為他們的分子中“不可見的部分”。他有一些想法例如采用RNA干擾或小分子篩查來弄清楚在染色質(zhì)沉默的頭幾個小時發(fā)生了什么。
既然現(xiàn)在組蛋白密碼可以被積極地重新改寫，還有許多的東西等待進一步地探討。

來源：生物通