NHRI Communications
研究發展
中間代謝小分子產物O-Acetyl-ADP-Ribose（AAR）之染色質親和性沉澱及其應用
NHRI researchers develop chromatin affinity-precipitation method to study associations between chromatin fragments and small metabolic molecules
在細胞中除了蛋白質之外，還有許多RNA以及各式小分子，都扮演著重要的調節角色之生理功能。以NAD、GTP、ADPR、NAM、FMN 和 cAMP 為例：如參與基因表現的調控、訊息傳遞鏈的返饋或二次訊號傳遞以及染色質結構的改變等。雖然，其中有些小分子已經研究得很多，對其生理功能和調節機制也有一定程度的瞭解。然而，仍有許多內生性小分子，缺乏完整的基本分析，對其調節機制和生理功能也尚待更進一步地研究。O-acetyl-ADP-ribose（AAR）是Sir2蛋白在進行去乙醯化作用時的一種中間代謝小分子產物，而Sir2蛋白參與的生物功能，包括：基因表現的調控、DNA的修復以及基因組的穩定等。從細菌、酵母菌到人類，除了Sir2蛋白之外，還有其他蛋白質，例如：Hst1，也會生合成AAR。據報導，與AAR有關的生物功能包括：阻礙或延遲卵細胞之成熟、與染色質有關的蛋白質鍵結、活化特殊離子通道以及影響細胞氧化還原的狀態。然而，到底甚麼是AAR 最重要的生物功能及其分子機制，仍待未來更多更詳盡之研究。
本院分子與基因醫學研究所劉淦光博士實驗室發展出一套染色質親和性沉澱（Chromatin Affinity-Precipitation, ChAP）的方法，此方法可以偵測到各式小分子和與其結合之蛋白質，是否存在與染色質片段有特異性之交互關係。圖一顯示該實驗室發展出之親和性沉澱方法，就Sir2蛋白質而言，不同的小分子之間，具有其親和力特異性的差異，顯示染色質親和性沉澱方法的可行性。利用染色質親和性沉澱的方法，研究團隊證明了AAR可以與特定異染色質片段有結合作用。此外，研究團隊也將染色質親和性沉澱應用在微陣列晶片，對AAR做全基因組之系統性分析，找出AAR可能參與的結合位置。結果如圖二及圖三所示，無論是特定異染色質片段（e.g. telomeres）或是整段染色體，AAR的結合位置都表現出幾乎與Sir2的結合位置十分類同的模樣。除了特定異染色質片段之外，也找出了312 個可能的AAR染色質結合位置。綜合來說，AAR這個中間代謝小分子產物，可以結合在異染色質的位置，同時提供了其參與在異染色質形成過程的可能性。相關研究結果發表在Cellular and Molecular Life Sciences 2011 (in press) 。
《文/圖：分子與基因醫學研究所劉淦光助研究員實驗室》