组蛋白翻译后修饰能够改变染色体的结构,影响基因的转录激活,参与多种重要的细胞生命过程,包括细胞分化、细胞凋亡、X染色体失活、基因转录以及DNA损伤修复等。目前已知的组蛋白标记(histone mark)已达500多种。大量研究阐述了这些组蛋白标记在细胞生命过程中的作用,然而这些组蛋白标记是怎样被严密调控的却知之甚少,尤其是一些新发现的组蛋白标记。传统的发现调控蛋白的方法主要依靠于结构及序列相似性比对和单个基因的突变检测,存在效率低且具有盲目性的问题。目前缺少一种能从蛋白质组水平快速有效地发现组蛋白修饰调控蛋白的手段。在本研究中,基于我所在实验室在蛋白芯片研究方面的长期积淀,我们期望利用反相蛋白芯片的技术思路以酿酒酵母基因敲除/突变库为样本结合特异性组蛋白标记抗体来构建一种快速寻找组蛋白标记相关蛋白的方法。首先,我们对所获得的抗体通过免疫印记的方法进行筛选,获得了6个符合特异性要求的抗体。接着,我们测试了三种常用的蛋白芯片的点样基片,最终确定了合适的样品裂解条件和点样条件。由此我们构建了包含4,837个酵母敲除菌和322个酵母温度敏感突变菌的裂解液芯片。为了凸显该芯片能够在一次实验中同时检测数以千计的不同的细胞裂解液,我们将该芯片命名为CLICK(cell lysate microarray on kilo-conditions)芯片。为了确认芯片的可靠性,我们选择了两个已被深入研究的组蛋白标记H3K4me3和H3K36me3进行验证。对比已有研究,一次芯片实验能够发现80%以上的已知调控蛋白,尤其是能够正向调控修饰水平的蛋白,证明了CLICK芯片的可靠性。同时,通过对比两次芯片的结果,我们还首次提出Set2依赖的H3K36me3对H3K4me3修饰水平的调控途径,发现了两种组蛋白修饰H3K4me3和H3K36me3可能存在的交互作用。为了进一步证明CLICK芯片能够用于发现新的组蛋白位点修饰的调控蛋白,我们选择了一种目前研究得相对不清楚的组蛋白乙酰化位点修饰——H4K16ac作为例子,期望能找到新的调控其修饰水平的蛋白。通过芯片实验,我们找到了两个相关的蛋白Cab4p和Cab5p。它们参与CoA的合成,分别催化合成通路中的最后两步。由于它们在CoA合成中的重要作用,进一步的研究发现它们不仅对H4K16ac有影响,还对多种酰化都有影响,包括H3K56和H4K8位的乙酰化、H4K12位的丙酰化、H3K9位的丁酰化、H3K14和H4K12位的巴豆酰化以及H4K12位的β-羟基丁酰化。质谱结果进一步确认了组蛋白酰化修饰水平的降低是与胞内CoA及酰化CoA含量的降低相关。由于CoA合成通路在物种间具有高度保守性,我们预测Cab4p和Cab5p的人同源蛋白Coasy对组蛋白的酰化也具有类似的影响。综上所述,本论文以蛋白质芯片为载体、以酿酒酵母作为研究对象结合组蛋白标记特异性抗体,建立了一整套简便通用的检测组蛋白标记调控蛋白的方法。本论文所构建的CLICK芯片是全球第一张酵母全裂解液芯片,其上包含4,837酵母非必需基因敲除菌株和322个酵母必需基因突变菌株的酵母裂解液,覆盖82%的酵母基因组。同时,该方法能够从基因组水平对影响组蛋白特异性修饰的蛋白进行全局性寻找,大大提高了检测速度和检测效率,且能够找到到一些间接影响组蛋白修饰水平的蛋白,弥补了传统依赖于免疫印迹和蛋白相互作用的方法的不足。同时,本方法并不仅仅局限于组蛋白标记领域,还适用于寻找任意酿酒酵母蛋白翻译后修饰的调控蛋白,并且本方法的指导思想也同样适用于其它物种的翻译后修饰调控蛋白的发现。