[发明专利]控制基因表达的表观遗传调控复合物

说明书

技术领域

本发明涉及基因表达的表观遗传调控领域。特别地，本发明涉及以控制基因体内和体外表达为目标的、具有组蛋白甲基转移酶活性的组合物和方法。

背景技术

表观遗传学涉及由细胞或多细胞组织向其子代传递的、并非由基因的核苷酸序列编码的信息。通常通过对DNA或染色质结构的化学修饰实现表观遗传控制。例如，可以通过对与基因组DNA结合的组蛋白进行甲基化和乙酰化以调节基因表达。组蛋白的甲基化和乙酰化常发生在组蛋白的末端，此域为外露的表面并且由于具有大量如精氨酸(R)和赖氨酸(K)的氨基酸残基而带有净正电荷。组蛋白末端的化学修饰受具有组蛋白甲基转移酶活性(MTase)和组蛋白乙酰转移酶活性(HAT)的酶调节。

表观遗传修饰可发生在生物体正常发育的不同时段，并且也发生在正常细胞向癌细胞转化期间。此类修饰常造成特定基因的沉默或活化。大量文献证明，在癌症中多数肿瘤细胞都显示出异常的DNA表观遗传印记(FeinbergAP & Vogelstein B，(1983)Nature 1(5895)：89-92)。

干细胞是能够在很大程度上进行自我更新并且能够分化成祖细胞的细胞。就这一点而言，干细胞也是癌症起源的潜在因素。干细胞可具有长的寿命，在此期间干细胞发生的遗传突变和表观遗传修饰会增加其恶性化趋势。根据假设，由于干细胞所在的环境处于增殖和分化的竞争性细微平衡中，微小而意义深远的表观遗传变化能够将所述平衡推向肿瘤干细胞表型一侧。对调控表观遗传修饰的原因和方式的鉴定对于癌症的理解、检测和治疗，尤其是对于肿瘤干细胞的治疗特别重要。实际上，人们认为复发和恶性癌症病例难以治疗的因素之一为所述癌症可能包含不对常规治疗做出反应的肿瘤干细胞。

体细胞核移植(SCNT)被用于产生用于畜牧业生产(克隆或干细胞治疗)、蛋白质生物制备和建立疾病模型的动物(Wilmut I，Beaujean N，de SousaPA，Dinnyes A，King TJ，Paterson LA，Wells DN，Young LE.(2002)Nature.Oct10；419(6907)：583-6)。与SCNT功效和成功率相关的问题之一是体细胞基因组包含妨碍成功重编程(reprogramming)的大量稳定的表观遗传标记。此外，受体卵细胞可以包含发挥表观遗传作用的因子，这些因子也会导致所述方法的失败。因此，需要提供改进SCNT功效的组合物和方法，并以此通过这种方式促进生物加工的应用。

小鼠原始生殖细胞(PGC)的特化为分析体内表观遗传修饰作用提供了有吸引力的实验模型。首先在小鼠胚胎E7.5期发现约45个PGC的起始群(Ginsburg，M.，Snow，M.H.& McLaren，A.(1990)Development 110，521-8)。其后，这些PGC迁移并从E10.5期起进入生殖脊，在生殖脊中对生殖细胞继续执行进一步的大量表观遗传程序。在E13.5期，雌性体内生殖细胞进入减数分裂前期，而雄性体内生殖细胞在雄性腺中进入有丝分裂阻滞。

PGC特化后马上发生显著的表观遗传修饰，包括分别通过HMTase和HAT对组蛋白末端进行甲基化和乙酰化(Surani et al.，2004(CSHSymposium)；Seki et al.，2004；Lachner，M.，O′Sullivan，R.J.& Jenuwein，T.(2003)J Cell Sci 116，2117-24；和Vaquero，A.，Loyola，A.& Reinberg，D.(2003)Sci Aging Knowledge Environ 2003，RE4)。在假定能调控PGC的这些表观遗传变化的候选基因中有属于保守性SET/PR域蛋白质家族的HMTase。

因此，需要提供改进细胞内表观遗传调控机制控制的试剂和方法。特别地，需要可以更好地控制基因表达的组合物和方法以影响干细胞和癌细胞的细胞命运决定。

发明内容

本发明的第一个方面提供了包含至少一个具有位点特异性DNA结合活性的第一域和至少一个具有精氨酸甲基转移酶活性的第二域的分离多肽复合物，其中所述第二域能够甲基化位于组蛋白H2A末端区域的精氨酸残基。