科學家開發出高質量的組蛋白PTM抗體

　　美國芝加哥大學的研究人員開發出質量穩定的重組抗體，能特異識別組蛋白H3的三甲基賴氨酸殘基，適合各種表觀遺傳學應用。這一成果于近日發表在《Nature Methods》在線版上。

　　組蛋白的翻譯后修飾(PTM)在表觀遺傳調控中發揮重要作用。組蛋白PTM的抗體是表觀遺傳學研究(如染色質免疫沉淀(ChIP)、免疫染色和免疫印跡)中的關鍵元素。然而，許多抗體不能特異識別預定目標。此外，目前的組蛋白抗體以多克隆抗體居多，因此每一批抗體都是不同的產品，在使用前需要廣泛驗證。

　　事實上，組蛋白的翻譯后修飾是極具挑戰性的抗體識別靶點，因為各個修飾之間的化學差異很小，特別是甲基化狀態之間，并且不同修飾位點周圍的序列相似度高。而且，很難實現與靈活肽段的高親和力，如組蛋白的尾巴，因為結合時會有熵損失。因此，難以產生高質量的抗體并不出人意料。

　　為了解決這一“抗體瓶頸”，芝加哥大學生物化學與分子生物學系的研究人員開始了他們的探索。他們首先發現了一個單鏈Fc克隆(scFv4-5)，它能高度特異地與三甲基賴氨酸結合，但親和力和序列特異性低。為了改善結合功能，他們利用突變法鑒定出對識別三甲基賴氨酸很重要的位置。隨后利用突變數據設計出定制的噬菌體展示庫，并根據結合情況排序。他們發現了一個克隆(309M3-A)，與H3K9me3的解離常數為24 nM，與scFv4-5相比有80倍的改善，而且幾乎不與其他肽段結合，展示出高親和力和高特異性。它的批間差異也很小。

　　除了H3K9me3的抗體，研究人員還開發出H3K4me3的抗體。這個克隆被稱為304M3-A，與H3K4me3的解離常數為16nM，且特異性高，批間差異小。

　　由于ChIP可以說是組蛋白PTM抗體的最重要應用，研究人員在ChIP實驗中檢驗了這些重組抗體。結果表明，利用309M3-A和304M3-A的實驗分別富集了帶有H3K9me3和H3K4me3的特定位點。相比之下，陰性對照抗體未富集到任一位點，說明了抗體結合的低背景。

　　作者認為，重組抗體的可再生性質讓研究人員不再需要評估每個抗體。重組抗體也能改造成不同的形式，適用于特定應用。總之，組蛋白翻譯后修飾的重組抗體不僅大大加速并改善了表觀遺傳學研究，還有望實現新的研究。