组蛋白H3Q5(H3Q5ser)的血清素化是最近发现的组蛋白翻译后修饰，在神经元细胞分化过程中作为与H3K4me3协同作用的基因激活的许可标记。然而，任何特异性识别H3Q5ser的蛋白质仍然未知。
年6月18日，中国科学技术大学臧建业，张璇及上海交通大学MoXi共同通讯在ScienceAdvances在线发表题为“StructuralinsightsintotherecognitionofhistoneH3Q5serotonylationbyWDR5”的研究论文，该研究发现WDR5与组蛋白H3的N端尾部相互作用，并充当H3Q5ser的“阅读器”。
WDR5与H3Q5ser和H3K4me3Q5ser肽复合物的晶体结构表明，血清素基团位于WDR5的浅表面口袋中。在神经母细胞瘤细胞中的实验表明，WDR5-H3Q5ser相互作用的破坏会阻碍H3K4me3的修饰。WDR5与H3Q5ser共定位于神经母细胞瘤细胞中促癌基因的启动子区域，在那里它促进基因转录以诱导细胞增殖。因此，除了揭示WDR5读取H3Q5ser以激活转录的先前未知的机制之外，该研究表明，这种WDR5-H3Q5ser介导的表观遗传调控显然促进了肿瘤发生。
核小体由个DNA碱基对组成，由核心组蛋白八聚体包裹；这些是染色质的基本亚基，携带遗传和表观遗传信息以控制发育和环境适宜的基因转录和基因组调控。组蛋白的翻译后修饰(hPTM)现在被认为对不同的生物过程产生重大的调节影响。多种hPTM，如甲基化、乙酰化、磷酸化和泛素化，已被确定为表观遗传标记，驱动基因调控网络控制细胞命运决定。hPTM由“写入器”和“擦除器”酶动态调节，并被数十个“读取器”模块识别，这些蛋白质通过不同的方式协调以指定许多不同的生物学结果。由于质谱技术的发展，据报道先前未鉴定的组蛋白修饰如巴豆酰化、β-羟基丁酰化、乳酸化和血清素化可激活基因转录，并且这些修饰在功能上与对代谢应激和神经元细胞分化的生理反应有关等。
血清素是一种神经递质，可通过细胞表面受体激活细胞内信号通路。此外，在组织转谷氨酰胺酶(TGM)催化的转酰胺化作用下，血清素可以共价修饰并调节靶蛋白的功能，包括纤连蛋白、小鸟苷三磷酸酶和Rac1。尽管已知组蛋白是体外TGM的合适底物，但十多年来，组蛋白是否在体内被TGM血清素化一直不清楚。
最近的一项研究表明，TGM2可以催化组蛋白H3的Q5位置的血清素化；由此产生的组蛋白H3Q5(H3Q5ser)的血清素化经常与组蛋白H3K4(H3K4me3)的三甲基化同时存在。特别值得注意的是，用三甲基化K4(K4me3)/血清酰化Q5(Q5ser)标记(H3K4me3Q5ser)双重修饰的H3组蛋白与在神经元细胞分化和中枢神经系统发育中起作用的基因的转录激活有关。
尽管H3Q5ser已被提议作为通常促进基因转录的许可修饰，但尚未通过实验证实特异性识别H3Q5ser以介导基因激活的阅读蛋白。然而，在Q5ser和K4me3双重修饰存在的情况下，77种蛋白质显示与组蛋白H3相关，包括含有WD重复序列的蛋白质5(WDR5)。WDR5作为混合谱系白血病(MLL)复合物的核心亚基发挥作用，它在与组蛋白H3的N末端尾部相互作用时催化H3K4的甲基化。
先前的研究表明WDR5介导的转录活性与肿瘤生长、增殖、分化和转移相关。此外，有报道称WDR5结合神经元基因的启动子来调节影响细胞分化的基因的转录。鉴于其先前显示的与H3Q5ser的相互作用，并考虑到所报告的WDR5蛋白和H3Q5ser对神经元发育的影响，WDR5可能是H3Q5ser的阅读蛋白，可破译表观遗传信号以激活神经发育相关的遗传程序。
在这项研究中，将WDR5确定为组蛋白H3Q5ser的阅读器，并证明Q5的血清素化显著增加了WDR5对组蛋白H3的结合亲和力。该研究基于WDR5与H3Q5ser或H3K4me3Q5ser肽复合的两种晶体结构阐明了WDR5特异性识别H3Q5ser的原子机制。
该研究发现破坏WDR5读取H3Q5ser的能力会降低神经母细胞瘤细胞中的H3K4me3水平并限制细胞增殖。因此，该研究展示了WDR5如何读取H3Q5ser，并展示了这种识别和随后在选定位点的占用如何激活目标基因转录。最后，基于这种WDR5/H3Q5ser机制靶向转录激活的多个基因是已知的促癌基因，这一事实可能有助于解释神经母细胞瘤的进展，并可能支持创新抗肿瘤疗法的发展。
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