相分离——下一代表观遗传修饰？
这听起来像是出自《星际迷航》之类的科幻片，但是液-液“相分离”实际上是表观遗传学领域的新热点。具有某些特征的蛋白质的相分离致使形成了生物分子液体“液滴”，液滴浓缩了某些蛋白质/因子，而阻隔了其他蛋白质/因子。Epigenie文章的“原始系列”讨论了该现象与通过YTHDF蛋白调节m6A甲基化的mRNA转录以及由HP1蛋白形成异染色质的相关性。现在，奥地利维也纳医科大学AlwinKöhler领导的研究团队在对酵母组蛋白H2B泛素化的分析中，取得了令人惊讶的与相分离有关的发现！
酵母中组蛋白H 2B第123位赖氨酸的单泛素化发生在大多数基因的启动子、基因体和终止区域，并通过调节核小体核心颗粒的组装、稳定性和组蛋白甲基化发挥转录作用。在他们的新研究中，研究小组现在确定，泛素化相关因子的液-液相分离会产生染色质相关的表观遗传“反应室”，从而促进组蛋白H2B沿基因体的泛素化。
让我们从科幻小说转向科学事实，听听Gallego和同事们关于这项新研究的所有细节：
作者发现，Lge1具有一个内在无序的区域，该区域可以进行液-液相分离。Lge1可充当支架蛋白，并且结合Bre1 E3泛素连接酶。
Bre1和Lge1的结构
生成的冷凝物由被Bre1的外部催化壳包裹的Lge1核心组成，该内核将Rad6 E2泛素结合酶和核小体底物募集到冷凝物中。
Lge1与Bre1形成核-壳冷凝物
这种空间有序的反应室将Bre1和Rad6限制在一个小空间内，在高浓度下加速H2B的泛素化，形成基因结构和表达。
在体内，缺乏内在无序冷凝物形成区Lge1的表达会降低转录起始位点下游第一个核小体之外的基因体中H2B的泛素化。
Bre1的人类同源基因（RNF20 / RNF40）与WAC 共同纯化，WAC是一种与Lge1 没有序列相似性但有结构域相似性的蛋白质。
WAC突变会导致一种称为DeSanto-Shinawi综合征的神经发育障碍，这表明未能进行液-液相分离可能会导致疾病的发生。
从科幻小说到科学事实，所描述的数据提供了证据，表明液-液相分离有助于形成组蛋白修饰酶的分层冷凝物，从而产生染色质相关的“反应室”，进而促进沿基因体的泛素化活性的增强。作者还提出通过液-液相分离形成反应室的过程可能发生在人类细胞中，对该过程的损害可能会促使神经系统疾病的发作。
Köhler表示：“将芽殖酵母作为一种模式生物进行研究，给了我们前所未有的机会来研究和理解使层状液体在细胞核中发挥作用的化学原理，我们还意识到了它与人类疾病的潜在联系”。
参考文献：Gallego L D, Schneider M, Mittal C, et al. Phase separation directs ubiquitination of gene-body nucleosomes[J]. Nature, 2020: 1-6.