中科院生物物理所朱冰課題組在權威雜志《GENEs & Development》上發(fā)表了題為“Recognition of H3K9 methylation by GLP is required for efficient establishment of H3K9 methylation, rapid target gene repression and mouse viability”的論文，揭示了一種新的組蛋白甲基轉移酶GLP的激活機制。

前期研究發(fā)現(xiàn)H3K9二甲基化是細胞周期中建立最快的組蛋白修飾，GLP和G9a是哺乳動物細胞內主要的組蛋白H3K9二甲基化酶。GLP、G9a具有Ankyrin結構域，該結構域可以結合它們的催化產物H3K9me1和H3K9me2。這一特點帶來了一種有趣的可能性：GLP、G9a是否可以通過結合其催化產物，進而催化相鄰核小體上的甲基化反應?這種復制-粘貼組蛋白修飾的能力如果存在，可能為組蛋白H3K9甲基化修飾的繼承或建立提供機制性解釋。

該研究發(fā)現(xiàn)，GLP的活性可以被相鄰核小體上H3K9的單甲基化修飾激活，而G9a的活性可以被相鄰核小體上H3K9的二甲基化修飾激活。并且這種激活依賴于GLP、G9a的Ankyrin結構域對 H3K9甲基化的識別。當Ankyrin結構域中參與H3K9me1/2結合的氨基酸突變之后，該激活活性不再存在。通過基因敲入，在GLP、G9a的Ankyrin結構域引入同樣的氨基酸突變后，H3K9甲基化結合能力喪失的GLP突變體小鼠出現(xiàn)了胚胎發(fā)育遲緩、頭骨骨化遲緩以及出生后致死的表型。該研究發(fā)現(xiàn)H3K9甲基化結合能力喪失的GLP突變體不影響穩(wěn)態(tài)情況下細胞內的H3K9甲基化水平，表明該能力與H3K9甲基化的繼承性無關。

然而，在胚胎干細胞分化過程中，如果GLP喪失了H3K9甲基化的結合能力，就導致大量的基因無法正常建立H3K9二甲基化修飾，進而導致其表達不能正確下調。這些基因包括了重要的干細胞多能性基因Oct4， Nanog和Fgf4等。這些發(fā)現(xiàn)揭示了一種新的組蛋白修飾建立機制：組蛋白甲基轉移酶GLP結合H3K9甲基化修飾并被激活，從而在細胞分化過程中，在應該沉默的基因上迅速建立H3K9二甲基化修飾，并抑制其表達。