中国科学院生物物理研究所朱冰教授课题组在近期的研究中取得了突破性进展，他们成功揭示了脊椎动物旁着丝粒异染色质（pericentric heterochromatin）起始的保守机制。这一研究成果于2024年7月3日在国际顶级期刊《Nature》上发表，为深入理解脊椎动物染色质结构和功能提供了新的视角。

 

长期以来，脊椎动物中旁着丝粒异染色质的组装机制一直是科学界的一个谜团。为了解开这一谜题，朱冰教授课题组创新性地开发了一种结合CRISPR/Cas9和APEX2系统的新技术，该技术能够精准地识别并标记小鼠胚胎干细胞中旁着丝粒异染色质附近的蛋白质组。

 

通过这一技术，研究人员发现了锌指蛋白ZNF512和ZNF512B在旁着丝粒异染色质形成中的关键作用。这两种蛋白通过特异性结合旁着丝粒异染色质DNA，将SUV39H1和SUV39H2等关键酶招募到特定位点，进而催化组蛋白H3K9me3的修饰，从而促进了异染色质的形成。

 

尤为重要的是，研究还发现ZNF512和ZNF512B不仅在小鼠中发挥作用，它们还能跨物种特异性地靶向其他脊椎动物的旁着丝粒异染色质区域。这一跨物种的保守性主要归因于这两种蛋白中相同的锌指基序和保守的长接头结构，它们共同赋予了蛋白识别非连续DNA序列的能力。

 

这一发现不仅揭示了脊椎动物旁着丝粒异染色质从头建立的机制，还解释了为什么尽管旁着丝粒异染色质序列在不同物种间差异显著，却仍能维持相同的组蛋白H3K9me3修饰模式。此外，具有分裂锌指的锌指蛋白能够识别非连续DNA序列的新模式，也为蛋白-DNA相互作用的研究开辟了新的方向。

 

朱冰教授课题组的这一研究成果不仅丰富了我们对脊椎动物染色质结构和功能的认识，还为相关领域的研究提供了新的思路和方法。未来，随着对这一机制的进一步深入探索，有望为治疗与染色质异常相关的疾病提供新的策略和靶点。同时，该发现也启示了生物信息学家在开发计算DNA结合基序新算法时的可能方向，为精准医疗和生物技术的发展贡献力量。