Thể nhân và sự kiểm
soát thông tin di
truyền trong tế bào Tách đôi bất kỳ nhân nào và nhìn
vào bên trong bạn sẽ thấy nó giống
như những hạt cườm kết trên m
ột sợi
dây. Các hạt cườm là các thể nhân
(nucleosome), tức những phức
protein nhỏ giúp đóng gói DNA (sợi
dây) vào trong không gian chật chội
của nhân. Trong mười lăm năm qua,
thể nhân trong sự hiểu biết của
chúng ta đã chuyển từ là những con
lăn thụ động để DNA cuốn v
ào thành
một đối tác thực thụ trong quá trình
ki
ểm soát thông tin di truyền trong tế
bào. Protein histone, thành thành
phần tạo nên lõi của thể nhân,
thường trãi qua nhiều sự hiệu chỉnh
hóa học từ đó chúng cho phép thay
đổi quá trình biểu hiện của những
gene liên quan. Những biến đổi này
gộp lại tạo nên cái được biết tới với
tên gọi: mã histone, và một thách

Trong số những biến đổi cấu trúc
histone đã được mô tả tới nay, sự
methyl hóa gốclysine và phosphoryl
hóa gốc serine và threonine đã thu
hút nhiều sự quan tâm. Sự
phosphoryl hóa gốc serine ở vị trí
thứ 10 ở đuôi histone H3 thư
ờng xảy
ra trong quá trình phân bào ở tế bào
eukaryote (hoặc cao hơn). Một khi
các tế bào này đã nhân đôi DNA và
bắt đầu chuẩn bị phân chia, gần như
tất cả histone H3 (H3S10) ở trong
nhân dường như b
ị phosphoryl hóa ở
vị trí này. Sự phosphoryl hóa vùng
H3S10 cũng có thể xảy ra ở những
giai đoạn khác của chu kỳ tế bào,
nhưng chỉ ở những vị trí riêng rẽ tr
ên
NST có liên quan đến biểu hiện
gene. Sự methyl hóa gốc lysine phức tạp
hơn. Sự methyl hóa ở lysine vị trí
thứ 9 của histone H3 (H3K9) chủ
yếu được tìm thấy ở chất dị nhiễm
sắc - những vùng t
ối & đậm đặc, gần

phân bào, lúc các NST đóng xoắn
cực đại để tạo điều kiện cho sự phân
ly của chúng vào các tế bào con. Cả
hai nhóm đều phát hiện ra rằng
những tế bào này tích lũy những
histone H3 vừa bị methyl hóa ở
lysine vị trí thứ 9 và phosphoryl hóa
ở vị trí thứ 10 kề bên. Dùng kháng
thể đặc hiệu cho những H3 bị biến
đổi kép, các tác giả đã phát hiện ra
rằng sự biến đổi kép này chỉ xảy ra
riêng ở vùng chất dị nhiễm sắc của
NST. Trong hầu hết chu kỳ tế bào, HP1
cũng tập trung ở chất dị nhiễm sắc,
nhưng khi quá trình đóng xoắn NST
bắt đầu thì hầu hết HP1 rời khỏi các
NST. Cả hai phòng thí nghiệm đều
liên h
ệ sự li khai của HP1 với sự tích
lũy H3S10 đã được phosphoryl hóa
bằng cách chứng minh rằng việc bất
hoạt một enzyme điều khiển sự
phosphoryl hóa H3S10 (Aurora B
Kinase) đã dẫn đến sự giữ HP1 lại ở
NST. Những quan sát này nói lên
rằng sự phosphoryl hóa H3S10 đã
khiến HP1 phải ra đi khỏi vùng dị

HP1 có thể bị buộc phải rời vị trí bởi
sự phosphoryl hóa H3S10 thì sự
kiềm chế đó có thể bị phục hồi. Tuy
nhiên vùng chất nhân nơi HP1 liên
kết vẫn còn bị gắn nhãn bởi các
nhóm methyl ở H3K9. Vì thế nếu
nhóm phosphate của H3S10 bị loại
bỏ (bằng protein phosphatase) thì
điều này sẽ làm cho methyl H3K9
không bị cạnh tranh có mặt để phục
hồi sự gắn kết của HP1 và tái thiết
lại chất dị nhiễm sắc. Mô hình này
thống nhất với những nghiên c
ứu cho
rằng một histone methylase và một
protein phosphatase có liên quan đ
ến
sự kiểm soát quá trình hình thành
chất dị nhiễm sắc ở ruồi giấm. Liệu
điều này có đúng với cơ chế điều h
òa
vùng chất nhiễm sắc thật hay không
còn phải xem xét. Một nghiên cứu khác trong số báo
này (trang 1181) đề xuất rằng cơ chế
bật tắt methyl-phospho có ứng dụng
rộng rãi hơn. Flanagan và cộng sự
mô tả cấu trúc tinh thể của vùng

phương pháp nữa để đạt được kết
quả này. Thứ nhất, khi RNA
polymerase trượt trên gene để tạo
mRNA mã hóa thì nó đ
ẩy thể nhân ra
khỏi DNA. Thể nhân tái tạo lại một
khi polymerase đã đi qua, và quá
trình có thể thay thế histone đã bị
methyl hóa bằng những histone
không bị methyl hóa. Thứ hai,
enzyme histone demethylase có thể
trực tiếp cắt các nhóm methyl khỏi
những lysine đặc biệt. Tại sao lại dùng ba cơ chế để đạt
được cùng một kết quả hóa sinh? Do
mỗi cơ chế có một tác động tổng thể
khác nhau. Sự đẩy thể nhân ra khỏi
v
ị trí của nó bởi RNA polymerase có
thể loại bỏ tất cả những dấu vết hiệu
chỉnh trên thể nhân (hình 1b). Quá
trình khử gốc methyl ở lysine có thể
đặc hiệu với một số thể nhân nào đó,
nhưng nó cũng sẽ "tẩy xoá" nguyên
cả hệ thống methyl hóa. Tuy nhiên,
bằng cách không can thiệp đến các
gốc methyl và thải loại các yếu tố
liên kết methyl-lysine qua sự

bị methyl hóa sẽ tạo ra một đơn vị
methyl-phospho. Đơn vị này không
còn có thể gắn kết với các protein
liên kết methyl. Quá trình
phosphoryl hóa có thể dễ dàng đảo
nghịch bằng một phosphatase. Cơ
chế này giữ nguyên hệ thống gốc
methyl ban đầu. b) Sự trượt qua của
RNA polymerase II có thể dẫn đến
sự thay thế thể nhân, làm mất hệ
thống gốc methyl ban đâu. c) Hệ
thống đặc thù về vị trí của thể nhân
bị methyl hóa có thể bị xóa bỏ bởi
histone demethylase. Trong trường
hợp b và c, hệ gốc methyl chỉ có thể
phục hồi bằng sự hoạt động trở lại
của histone methyltransferase có
định vị.