来自CECAD的一组科学家发现了一种机制，通过这种机制可以解释与神经元有关的神经发育疾病:某种酶UBE2K的缺失，通过沉默对神经元分化至关重要的基因的表达，从而阻碍了干细胞的分化，从而阻碍了神经元的发育和产生。更具体地说，UBE2K调节组蛋白的水平和激活，组蛋白是包装和组织DNA的关键蛋白质，调节基因的表达。作为细胞表观遗传景观的一部分，对组蛋白的改变是可逆的，可以为神经发育疾病的未来治疗发展提供机会。这项研究发表在最新一期的《通讯生物学》杂志上。

　　胚胎干细胞(ESCs)可以无限复制，同时保留其分化为所有其他类型细胞的潜力。因此，神经细胞(神经元)、肌肉细胞和身体的所有其他细胞都是在一个发育中的有机体中产生的。这个过程中的错误会导致先天性疾病。在这个过程中，细胞内受损蛋白的降解是一个重要因素。因此，科学家们研究了蛋白酶体(终止蛋白质的主要角色)与表观遗传景观之间的相互作用。表观遗传景观是生物体的可遗传变化，它不是由DNA决定的，而是通过染色质的变化来决定的，染色质可以将DNA组织和沉默成更紧密的包裹。

　　来自CECAD的Azra Fatima研究了不朽的人类胚胎干细胞(hESCs)中组蛋白的相互作用，这些组蛋白具有独特的染色质结构，特别是低水平的某种称为H3的组蛋白，该组蛋白以三个甲基(H3K9me3)的形式经历了化学添加。

　　组蛋白是细胞核中染色质的一部分。他们构建了DNA缠绕的线轴，以1:10百万的比例将其缩短。它们还负责调节基因表达，基因通过这种表达在生物体中产生蛋白质。此外，它们在细胞分化过程中发挥重要作用，其中细胞，例如胚胎干细胞，转变为另一种具有更高程度特化的细胞类型。

　　他们发现胚胎干细胞表现出UBE2K(泛素结合酶E2K)的高表达，这是一种泛素结合酶。众所周知，这些酶在蛋白质降解过程中起着重要作用。胚胎干细胞中这种酶的缺失导致H3K9三甲基转移酶SETDB1水平的增加，导致H3K9三甲基化水平升高，进而导致干细胞分化过程中神经源性基因的抑制。因此，UBE2K的缺失损害了干细胞分化为神经祖细胞的能力，神经祖细胞是一种产生神经元和其他神经系统细胞的前体细胞。

　　除了H3K9三甲基化外，科学家还发现UBE2K结合组蛋白H3诱导其多泛素化并被26S蛋白酶体降解。值得注意的是，UBE2K的蠕虫同源物ubc-20也调节模式生物秀丽隐杆线虫生殖细胞中的组蛋白H3水平和H3K9三甲基化。

　　法蒂玛总结道:“我们发现了在永生干细胞中泛素-蛋白酶体系统和表观遗传调控之间的联系。”“看看UBE2K是否会调节其他细胞类型(如癌细胞)的表观遗传状态也会很有趣。”手稿的通讯作者大卫·维尔切斯补充说:“我们相信我们的发现对理解人类大脑的发育具有重要意义。”

　　通过精确调节UBE2K的水平，有可能确定细胞类型特定的表观遗传景观。不同的疾病，如亨廷顿氏病，都与表观遗传标记的改变有关。由于这些表观遗传标记是可逆的，因此研究是否可以通过控制蛋白酶体系统和UBE2K来调节患者多能干细胞的表观遗传状态将是一个有趣的研究。为了纠正疾病表型，可以设计新的策略来纠正早期发育阶段的表观遗传改变，从而为疾病提供潜在的治疗方法。