組蛋白H3K27me3對骨骼肌發(fā)育調(diào)控研究進展

甘炎民，周健，全絨，洪林君，李紫聰，鄭恩琴，劉德武，吳珍芳,2，蔡更元,2，顧婷

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組蛋白H3K27me3對骨骼肌發(fā)育調(diào)控研究進展

甘炎民1，周健1，全絨1，洪林君1，李紫聰1，鄭恩琴1，劉德武1，吳珍芳1,2，蔡更元1,2，顧婷1

1. 華南農(nóng)業(yè)大學動物科學學院，國家生豬種業(yè)工程技術(shù)研究中心，廣州 510642 2. 廣東溫氏食品集團股份有限公司，新興 527439

組蛋白甲基化是發(fā)生在核小體核心組蛋白各亞基N-端肽鏈的一種修飾方式。在組成核小體的4種亞基中，H3亞基N-端肽鏈第4、9、27、36和79等位點的賴氨酸為甲基化熱點，甲基化類型包括一、二、三甲基化(mono-, di-, tri-methylation)。H3K27me3是發(fā)生在組蛋白H3亞基第27位賴氨酸的三甲基化，主要發(fā)揮轉(zhuǎn)錄抑制的作用，參與骨骼肌的發(fā)育調(diào)控。研究表明，H3K27me3能夠與骨骼肌增殖和分化的關鍵轉(zhuǎn)錄因子(如MyoD和MyoG等)及細胞周期蛋白特異性結(jié)合，并與其他表觀遺傳調(diào)控因子lncRNA及miRNA等互作，對骨骼肌的增殖和分化時間以及程度進行精細調(diào)控。本文系統(tǒng)介紹了組蛋白甲基化的類型以及H3K27甲基化和去甲基化的生物學過程，總結(jié)了目前已報道的H3K27me3在骨骼肌成肌細胞增殖和分化過程中發(fā)揮的作用，以期輔助科研工作者了解H3K27me3在骨骼肌發(fā)育過程中的作用，以及為進一步提高哺乳動物肌肉品質(zhì)提供參考。

組蛋白；甲基化；骨骼??；H3K27me3

在自然界中，哺乳動物的個體生長、肌肉質(zhì)量與骨骼肌的生長發(fā)育相關。骨骼肌由束狀肌纖維組成，是動物個體中體積最大、質(zhì)量占比最高的組織，對運動系統(tǒng)、姿勢行為、支撐作用至關重要。骨骼肌的生長發(fā)育受經(jīng)典遺傳和表觀遺傳學的共同精細調(diào)控，其中骨骼肌成肌細胞的增殖、分化及肌管融合和肌纖維體積增大是研究骨骼肌發(fā)育的核心問題。近年來組蛋白甲基化修飾成為表觀遺傳學領域的研究熱點，能通過改變核小體結(jié)構(gòu)/細胞周期蛋白基因表達以及增殖和分化相關關鍵蛋白的表達，與其他表觀因子互作等途徑參與骨骼肌發(fā)育。其中，組蛋白H3亞基第27位賴氨酸三甲基化(histone H3 lysine 27 tri-methylation, H3K27me3)是抑制性組蛋白修飾，在骨骼肌發(fā)育過程中扮演著重要角色。結(jié)合近年來與骨骼肌發(fā)育相關的H3K27三甲基化的研究進展，本文主要對組蛋白結(jié)構(gòu)和甲基化修飾類型、H3K27位點的甲基化和去甲基化的調(diào)控機制及其調(diào)控骨骼肌發(fā)育的過程進行了綜述，以期為科研工作者了解H3K27三甲基化對骨骼肌發(fā)育過程的調(diào)控提供幫助及進一步解析骨骼肌發(fā)育機制提供借鑒和參考。

1 組蛋白結(jié)構(gòu)和甲基化修飾類型

在真核生物細胞核中，DNA鏈纏繞在核心組蛋白外，形成染色質(zhì)的基本單位—核小體。由于組蛋白富含精氨酸和賴氨酸，帶有正電荷，因此能與帶有負電荷的DNA密切結(jié)合。組蛋白主要由H1、H2A、H2B、H3和H4 等5種類型蛋白質(zhì)亞基組成，而其中的4種組蛋白亞基—H2A、H2B、H3和H4由一球形結(jié)構(gòu)域及暴露在核小體表面的N端尾區(qū)組成，每個亞基各兩拷貝組成八聚體(histone octamer)，形成核小體基本結(jié)構(gòu)中的核心組蛋白。兩個核小體由組蛋白H1亞基與連接DNA (linker DNA)串聯(lián)起來，彼此靠攏、緊密相連[1]。

核心組蛋白氨基酸鏈兩端分別為C末端和N末端：N末端富含堿性氨基酸，如精氨酸和賴氨酸；C末端富含疏水氨基酸，如異亮氨酸和纈氨酸。C端氨基酸由于其疏水性質(zhì)聚集在組蛋白中心，N端堿性氨基酸暴露在八聚體外周，形成“組蛋白的尾巴”，這些暴露的堿基容易被不同的基團修飾。1964年，Murray[2]在鼠傷寒沙門菌()鞭毛蛋白中發(fā)現(xiàn)了N-甲基化賴氨酸，這是最早發(fā)現(xiàn)的組蛋白甲基化修飾。組蛋白甲基化是指蛋白側(cè)鏈氨基酸在各甲基化酶的催化下，以S-腺苷甲硫氨酸(S-adenosyl methionine, SAM)作為甲基供體，獲得不同數(shù)目甲基的一種翻譯后修飾(post-translational modification, PTM)[3]。目前為止，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了多種特異性組蛋白甲基化酶，其中不同的賴氨酸甲基轉(zhuǎn)移酶(histone lysine methyltransferases, HKMTs)能將賴氨酸殘基分別進行單甲基化(mono-/ -me1)、雙甲基化(di-/ -me2)以及三甲基化(tri-/ -me3)修飾，而精氨酸甲基轉(zhuǎn)移酶(protein arginine methyltransferase, PRMT)催化精氨酸殘基，對其進行單甲基化或者雙甲基化修飾[1,4]。

組蛋白H3是發(fā)生修飾最多的亞基，其第4、9、27、36和79位賴氨酸殘基是甲基化修飾的熱點[5]，對基因表達起著重要的調(diào)控作用。一般來說，組蛋白H3不同位點的賴氨酸甲基化修飾能夠調(diào)節(jié)染色質(zhì)結(jié)構(gòu)，使染色質(zhì)處于疏松或緊密狀態(tài)，從而對基因轉(zhuǎn)錄活性進行調(diào)控[6]；此外，組蛋白H3不同位點賴氨酸的甲基化與其他類型的修飾方式相互作用，如H3K4me1和H3K27ac，分別對基因啟動子和增強子的活性調(diào)節(jié)發(fā)揮關鍵的調(diào)控作用[7,8]。

2 H3K27動態(tài)修飾過程及其作用機制

H3K27修飾是一個動態(tài)的過程，包括主動甲基化和被動去甲基化。在主動甲基化過程中，H3K27由基因增強子同源物2 (Zeste gene enhancer homolog2, EZH2)識別，并將甲基基團(-CH3)轉(zhuǎn)移到組蛋白H3的27位賴氨酸殘基上[9]。因此，EZH2的表達與H3K27me3水平成正比。此外，EZH2是組成多梳蛋白抑制復合物2 (polycomb repressive co-mplex2, PRC2)的3個核心亞基之一，而PRC2是動植物機體中兩大重要的多梳蛋白抑制復合物之一，其組成成分較PRC1更為保守，由EZH1/EZH2、基因抑制因子(suppressor of zeste12, Suz12)以及胚胎外胚層發(fā)育因子(embryonic ectoderm deve-lopment, EED)組成。而H3K27me3去甲基化由其去甲基化酶—賴氨酸特異性脫甲基酶6B (lysine- specific demethylase 6B, Kdm6B/JMJD3)和賴氨酸特異性脫甲基酶6A (lysine-specificdemethylase 6A, Kdm6A/UTX)催化，兩者皆為含有Jumonji C(JmjC)結(jié)構(gòu)域的雙加氧酶。H3K27me3被去甲基化后能解除轉(zhuǎn)錄抑制活性，啟動靶基因表達[10]。研究表明，UTX作為H3K27特異性去甲基轉(zhuǎn)移酶，不僅能夠使H3K27me2去除二甲基化，還能使H3K27me3去除三甲基化[11]。Karl等[12]在小鼠胚胎細胞中抑制H3K27去甲基化酶UTX和JMJD3的表達后，發(fā)現(xiàn)基因啟動子區(qū)H3K27me3的表達水平升高。

H3K27me3修飾是組蛋白H3亞基最穩(wěn)定的表觀修飾標記之一，對基因轉(zhuǎn)錄、DNA復制和修復具有調(diào)控作用，參與干細胞分化、肌肉分化和發(fā)育等生命活動[13]。H3K27me3修飾位點主要位于基因啟動子和轉(zhuǎn)錄起始位點附近，是抑制性組蛋白修飾，參與基因表達、胚胎發(fā)育和細胞分化等過程[14,15]。H3K27me3通過3種方式抑制基因的表達：(1) EZH2催化組蛋白H3K27三甲基化(形成H3K27me3)，被組成PRC1的色素框-結(jié)構(gòu)域蛋白(chromobox- domain protein, CBX)亞基識別并進一步募集PRC1復合物，其RING1亞基將組蛋白H2A亞基第119位賴氨酸單泛素化(H2AK119ub1)，使染色質(zhì)結(jié)構(gòu)更加致密，基因轉(zhuǎn)錄起始位點無法與轉(zhuǎn)錄酶RNA Pol Ⅱ結(jié)合(圖1A)[10,16,17]，這是目前發(fā)現(xiàn)的H3K27me3最經(jīng)典的調(diào)控方式；(2) H3K27me3募集其他抑制性調(diào)控因子，如DNA甲基化轉(zhuǎn)移酶(DNA methyltrans-ferase, DNMT)，使與之結(jié)合的DNA序列甲基化(圖1B)；(3) H3K27me3在受精卵中特異結(jié)合于印記基因的母源等位基因，以不依賴DNA-甲基化的形式對不同親本來源的等位基因(主要為母本來源)進行印記(imprinting) (圖1C)[18]。

3 H3K27me3與骨骼肌發(fā)育

3.1 H3K27me3及其修飾酶對成肌細胞增殖的調(diào)控

肌肉質(zhì)量通常由肌纖維的數(shù)目和橫截面積決定，肌纖維數(shù)目的增加表現(xiàn)為肌肉增生，肌纖維橫截面積的增加表現(xiàn)為肌肉肥大[19]。肌纖維數(shù)目的增加依賴于肌細胞的增殖，而細胞能否維持增殖狀態(tài)受細胞周期蛋白和轉(zhuǎn)錄調(diào)控因子的共同作用。研究表明，細胞周期蛋白(如細胞周期蛋白激酶Cdk6)需要維持在較高的表達水平，以及生肌調(diào)節(jié)因子(myogenic regulatory factors, MRFs)，如MyoG、MyoD、Myf5和Myf6需要維持在較低的表達水平才能保證骨骼肌細胞處于增殖狀態(tài)[19]。肌細胞生成素(Myogenin, MyoG)是含螺旋-環(huán)-螺旋結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)錄因子，在成肌分化中發(fā)揮關鍵作用。H3K27me3能直接抑制基因的表達，促進骨骼肌細胞的增殖。Asp等[20]發(fā)現(xiàn)成肌細胞系C2C12分化前基因組中總體的H3K27me3修飾水平顯著高于分化后，特異性抑制基因的表達，維持成肌細胞增殖狀態(tài)。這與小鼠胚胎肌肉發(fā)育的過程一致。在小鼠早期胚胎(d9.5)的肌節(jié)中，H3K27me3的甲基化酶EZH2及H3K27me3表達較高，抑制MyoG的表達，同時成肌分化因子MHCⅡb的啟動子和MCK的增強子等調(diào)控區(qū)域也被EZH2和轉(zhuǎn)錄因子YY1識別，形成H3K27me3修飾，然后進一步募集組蛋白去乙?；窰DAC1，促進成肌細胞增殖[21]。H3K27me3修飾同樣促進家畜骨骼肌的增殖。Byrne等[22]發(fā)現(xiàn)在出生前后的綿羊骨骼肌基因組中H3K27me3修飾大量存在于啟動子中，抑制基因的轉(zhuǎn)錄活性。肌骨素(myostatin,)基因能抑制骨骼肌增殖，抑制的表達能提高家畜的肌肉量。研究表明，在原代分離的綿羊成肌細胞中敲除可上調(diào)H3K27me3的甲基化酶EZH2的表達，促進肌細胞增殖[23]。

圖1 H3K27me3抑制基因表達的作用機制

A：H3K27me3募集PRC1復合物抑制轉(zhuǎn)錄；B：H3K27me3促進DNA序列甲基化；C：H3K27me3對等位基因進行 印記。

H3K27me3除了可直接靶向調(diào)節(jié)成肌分化因子及細胞周期蛋白的表達外，還可與長鏈非編碼RNA (lncRNA)互作，調(diào)控骨骼肌細胞的增殖。lncRNA是近年來新發(fā)現(xiàn)的一類非編碼RNA，能通過與H3K27me3的互作對骨骼肌增殖分化發(fā)揮重要的調(diào)控作用。Jin等[24]發(fā)現(xiàn)lncRNA SYISL能通過募集H3K27me3甲基化酶EZH2，進行H3K27me3修飾，進而抑制細胞周期蛋白激酶Cdk6的抑制因子基因的表達及激活靶基因的表達，促進成肌細胞增殖，提高肌纖維數(shù)、肌肉密度和肌肉質(zhì)量（圖2）。Andresini等[25]發(fā)現(xiàn)lncRNA Kcnq1ot1在骨骼肌細胞C2.7中通過促進細胞周期抑制因子基因上結(jié)合位點處H3K27me3的累積量，阻礙轉(zhuǎn)錄因子MyoD的結(jié)合，從而抑制細胞周期抑制因子p57的表達，促進骨骼肌增殖。

骨骼肌衛(wèi)星細胞是一類特殊的具有干細胞性質(zhì)的肌細胞，在肌肉損傷修復等過程中發(fā)揮重要作用。H3K27me3對于骨骼肌衛(wèi)星細胞的發(fā)育同樣是必不可缺。研究表明，EZH2是維持骨骼肌衛(wèi)星細胞標記基因表達的重要調(diào)控因子。在小鼠衛(wèi)星細胞中將在骨骼肌中特異性敲除后，小鼠的肌肉量顯著下降，衛(wèi)星細胞增殖受抑制，且肌肉的損傷修復功能發(fā)生缺陷[26]，說明衛(wèi)星細胞中基因組H3K27me3水平的下調(diào)影響其增殖。該結(jié)果得到了其他研究的證實。Woodhouse等[27]同樣制備骨骼肌衛(wèi)星細胞特異敲除小鼠，發(fā)現(xiàn)小鼠肌肉量下降，肌纖維橫截面積下降，且存活率顯著下降，僅54%的條件敲除小鼠存活到50日齡，但靜息狀態(tài)的衛(wèi)星細胞數(shù)目未發(fā)生變化，推斷H3K27me3水平的降低對維持骨骼肌自身數(shù)目無影響，但抑制衛(wèi)星細胞的生長增殖。

H3K27me3及其甲基化酶EZH2對其他類型的肌細胞增殖的作用與骨骼肌細胞不完全一致。在橫紋肌肉瘤細胞中用siRNA敲低的表達，細胞周期抑制因子的表達上調(diào)，抑制橫紋肌肉瘤細胞的增殖[28]。而Yu等[29]發(fā)現(xiàn)，在小鼠鼻滴灰塵誘導哮喘模型中加入H3K27me3去甲基化酶抑制劑GSK-J4，即維持H3K27me3水平能顯著抑制氣管平滑肌的增殖和遷移以及炎癥反應，從而抑制哮喘的發(fā)生。LncRNA TINCR能將EZH2募集到靶基因啟動子區(qū)，提高H3K27me3水平從而抑制的轉(zhuǎn)錄，抑制心肌細胞增殖和肥大[30]。此外，Akerberg等[31]構(gòu)建了缺失H3K27me3去甲基化酶JMJD3和UTX的斑馬魚()，與野生型斑馬魚的心臟組織對比，發(fā)現(xiàn)共表達JMJD3和UTX能顯著降低H3K27me3表達量，并促進心肌細胞的增殖。

以上研究表明，H3K27me3主要促進成肌細胞和骨骼肌衛(wèi)星細胞的增殖，但具有細胞類型特異性。

3.2 H3K27me3及其修飾酶對成肌細胞分化的調(diào)控

H3K27me3及其修飾酶不僅促進骨骼肌細胞的增殖，還對成肌細胞分化起重要調(diào)控作用。Adrian等[32]通過全基因組定位分析，發(fā)現(xiàn)在人的胚胎成纖維細胞中H3K27me3能與多種誘導細胞特異分化的基因，包括各種成肌調(diào)節(jié)因子和肌酸激酶(creatine kinase, CKM)等的調(diào)控區(qū)域結(jié)合，H3K27me3被去甲基化使骨骼肌成肌分化因子去抑制，從而誘導骨骼肌分化。骨骼肌中H3K27me3的去甲基化對啟動骨骼肌分化過程至關重要。骨骼肌中H3K27me3的去甲基化的過程分為兩步：在肌肉分化早期，反式激活蛋白Six4募集去甲基化酶UTX到骨骼肌分化相關基因的啟動子和編碼區(qū)部分區(qū)域，使轉(zhuǎn)錄起始位點附近區(qū)域發(fā)生H3K27me3去甲基化；轉(zhuǎn)錄復合物RNA Pol Ⅱ與成肌分化因子結(jié)合并向下游延伸，輔助UTX將基因編碼區(qū)下游的H3K27me3標記去除[33]。

肌肉的分化過程主要由生肌調(diào)節(jié)因子調(diào)控，大量研究表明這些生肌調(diào)節(jié)因子與EZH2的表達趨勢相反。在小鼠肌肉分化過程中，EZH2顯著下調(diào)表達，促進肌細胞分化[21]。同樣，在山羊骨骼肌衛(wèi)星細胞的分化過程中，EZH2的表達量在分化過程中顯著下調(diào)[34]。此外，Asp等[20]發(fā)現(xiàn)H3K27me3的下調(diào)是控制基因表達和觸動成肌細胞分化的開關。而在C2C12和骨骼肌衛(wèi)星細胞中過表達基因，從而提高H3K27me3的水平能抑制這兩種肌細胞的分化[21]。

H3K27me3除了可直接調(diào)控成肌細胞的分化過程外，也能與lncRNA及siRNA互作，進而調(diào)控成肌細胞的分化。最近研究發(fā)現(xiàn)，敲除lcnRNA SYISL能顯著降低成肌分化因子、以及啟動子上H3K27me3的水平，促進成肌細胞分化[24]。而SYISL含有多個潛在的miRNA結(jié)合位點，如miR-1、miR-125、miR-214、miR-133和miR-124位點，它們參與調(diào)節(jié)成肌分化[35]。此外，在橫紋肌肉瘤細胞中用siRNA敲低的表達，即降低H3K27me3的水平，能上調(diào)/的 表達，促進橫紋肌肉瘤細胞的分化[35]。同樣，H3K27me3在虹鱒魚()發(fā)育過程中下調(diào)表達，促進的同源基因和在發(fā)育4~8天分化過程中上調(diào)表達，促進其肌肉分化[36]。在C2C12細胞中敲除H3K27me3去甲基化酶UTX，即提高H3K27me3的水平能抑制骨骼肌分化[33]。實際上在分化中的成肌細胞，UTX會被招募到和基因的轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)區(qū)域，使H3K27me3下調(diào)，進一步促進成肌細胞的分化。此外，組蛋白伴侶Spt6可促進UTX在染色質(zhì)上富集并降低調(diào)節(jié)區(qū)域的H3K27me3水平[37]。

MicroRNA (miRNA)能通過影響H3K27me3的修飾水平從而調(diào)控骨骼肌分化。研究表明，miR-214在骨骼肌分化中發(fā)揮重要作用。在成肌細胞中，miR-214前體所在的內(nèi)含子上募集了大量PRC2復合物，使H3K27me3高表達，miR-214轉(zhuǎn)錄受到抑制，抑制細胞分化；在成肌細胞分化時，EZH2的表達量下調(diào)，miRNA調(diào)控區(qū)域的H3K27me3結(jié)合量降低，使和能與miR-214轉(zhuǎn)錄前體調(diào)控區(qū)域結(jié)合，促進miR-214表達，而miR-214又能與EZH2的3′非翻譯區(qū)結(jié)合，負調(diào)控EZH2的表達，進一步促進分化的進行[38]。類似的調(diào)控模式在橫紋肌肉瘤細胞中也有報道。EZH2和H3K27me3能與miR-101的轉(zhuǎn)錄前體序列miR-101-2結(jié)合，抑制其表達，同時miR-101也能負調(diào)控EZH2的表達[39]。此外，有研究表明miR-26a也能通過靶向EZH2基因，促進C2C12的分化[40]。

圖2 H3K27me3參與調(diào)控成肌細胞增殖和分化的過程

H3K27me3通過抑制Pax7和生肌調(diào)節(jié)因子的表達從而調(diào)節(jié)骨骼肌的增殖和分化；在衛(wèi)星細胞的增殖和分化過程中，H3K27me3會促進衛(wèi)星細胞的增殖但抑制衛(wèi)星細胞的分化。H3K27me3的甲基化酶EZH2能分別與JARID2和lncRNA SYISL作用，調(diào)控生肌調(diào)節(jié)因子的表達。

雖然上述研究表明H3K27me3的下調(diào)是促進骨骼肌分化的，但也有研究表明H3K27me3在某些基因上的修飾可能通過信號通路的級聯(lián)反應抑制肌肉細胞的分化。JARID2是jumonji蛋白家族中起抑制性作用的主要成員，為PRC2復合體中非催化亞基[41]。2018年，Adhikari和Davie[42]發(fā)現(xiàn)JARID能通過抑制Wnt通路的拮抗劑Sfrp1從而激活Wnt通路，Wnt通路的非經(jīng)典途徑被激活，即Wnt蛋白與細胞膜FZD受體(frizzled)結(jié)合，β-連環(huán)蛋白(β-catenin)降解復合體分解，釋放β-catenin進入細胞核，與成肌細胞分化因子和的調(diào)控區(qū)結(jié)合，促進其表達，從而促進骨骼肌分化。這說明H3K27me3也可能促進骨骼肌分化，與前人的報道結(jié)果相反。

綜上所述，H3K27me3通過以下幾個方面對骨骼肌發(fā)育過程進行調(diào)控：(1) H3K27me3及其甲基化酶EZH2能夠直接特異性結(jié)合細胞周期蛋白及成肌分化相關基因，如、、等因子，從而促進成肌細胞增殖抑制肌肉的分化，而當H3K27me3受到去甲基化酶UTX、JMJD3作用，發(fā)生去甲基化，則促進其分化；(2) H3K27me3與lncRNA及miRNA等互作，調(diào)控肌肉發(fā)育；(3) H3K27me3能調(diào)控骨骼肌發(fā)育重要的信號通路，如Wnt信號通路，以啟動骨骼肌分化過程(圖2)。

4 結(jié)語與展望

哺乳動物骨骼肌發(fā)育是一個非常復雜的過程，受經(jīng)典遺傳和表觀遺傳共同調(diào)控。H3K27me3作為組蛋白甲基化修飾類型的重要一員，其本身能特異性結(jié)合成肌分化相關基因，起到調(diào)節(jié)骨骼肌增殖分化過程的作用。H3K27me3還參與調(diào)控骨骼肌發(fā)育信號通路，并能與lncRNA及miRNA等互作，以調(diào)控骨骼肌發(fā)育。目前已有大量研究表明H3K27me3在骨骼肌發(fā)育過程中發(fā)揮了重要的調(diào)控作用，但其對骨骼肌發(fā)育機制的具體調(diào)控過程尚不清楚。因此，本文主要概述了H3K27me3及其修飾酶對骨骼肌成肌細胞增殖分化的調(diào)控。然而，H3K27me3在骨骼肌發(fā)育過程的分子調(diào)控機制尚無進一步研究，其與骨骼肌發(fā)育的更深層次關聯(lián)也有待闡明。H3K27me3對骨骼肌的調(diào)控為人們對于骨骼肌發(fā)育的認識提供一個新角度，為更深入了解和闡明骨骼肌分化和生長發(fā)育過程提供新的研究方向。隨著對H3K27me3調(diào)控骨骼肌發(fā)育機制的深入研究，將為促進骨骼肌生長發(fā)育提供理論基礎，不僅可以提高個體生長水平及運動能力，也可應用于畜禽生產(chǎn)中提高肌肉質(zhì)量及肌肉產(chǎn)量以產(chǎn)生更多經(jīng)濟效益。因此，深入研究H3K27me3對骨骼肌發(fā)育的調(diào)控機制有著重要的價值和意義，為哺乳動物促進個體生長、提高肌肉質(zhì)量及肌肉損傷后修復提供解決方案。

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Histone H3K27me3 in the regulation of skeletal muscle development

Yanmin Gan1, Jian Zhou1, Rong Quan1, Linjun Hong1, Zicong Li1, Enqin Zheng1, Dewu Liu1, Zhenfang Wu1,2, Gengyuan Cai1,2,Ting Gu1

Histone methylation is a modification which occurs in the N-terminal peptide chains of the histone nucleosome. The 4th, 9th, 27th, 36th and 79th lysines in N-terminal peptide chain of histone H3 are hot spots for this modification, including mono-, di-, and tri-methylation. H3K27me3 is the tri-methylation modification on histone H3 lysine 27, which mainly functions as a transcriptional repressor regulating skeletal muscle development. Studies have shown that H3K27me3 can finely regulate skeletal muscle proliferation, including the level and duration of skeletal muscle development by specifically binding to myogenic regulatory factors (e.g., MyoD, MyoG, etc.), cell cycling regulators, and epigenetic regulators including lncRNA and miRNA. In this review, we introduce the types and mechanisms of histone methylation and de-methylation of H3K27. We also summarize how H3K27me3 functions in the proliferation and differentiation of skeletal muscle cell. This review will contribute to the comprehension of the function of H3K27me3 in regulating skeletal muscle development and provide reference for further improving our understanding of mammalian muscle.

histone; methylation; skeletal muscle; H3K27me3

2018-09-27;

2019-02-26

國家自然科學基金項目(編號：31802036)和廣東省自然科學基金項目(編號：2017A030310001)資助[Supported by the National Natural Science Foundation of China(No.31802036) and the Guangdong Provincial Natural Science Foundation of China (No.2017A030310001)]

甘炎民，碩士研究生，專業(yè)方向：動物遺傳與繁育。E-mail: 542362882@qq.com

顧婷，博士，講師，研究方向：動物遺傳與繁育。E-mail: tinggu@scau.edu.cn蔡更元，博士，研究員，研究方向：動物遺傳與繁育。E-mail: cgy0415@163.com

10.16288/j.yczz.18-272

2019/3/6 10:19:23

URI: http://kns.cnki.net/kcms/detail/11.1913.R.20190306.1018.002.html

(責任編委: 李明洲)