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從全才到專家,Cell子刊揭示啟動干細胞分化的蛋白團隊

日期:2016-12-08 09:11:44

 當植物將根扎進土壤的時候,根尖形成的新細胞就要擔負不同的責任,比如輸送水和營養物質或者感知重力。

 

Duke大學的研究人員在擬南芥根部鑒定了一組DNA結合蛋白。他們在Developmental Cell雜志上發表文章指出,這些蛋白共同作用幫助前體細胞選擇性讀取基因組的不同部分,從而走向不同的命運。

 

一開始完全相同的細胞是如何啟動不同基因的呢?“這是一個先有雞還是先有蛋的問題,”文章第一作者Erin Sparks表示。擬南芥小小的絲狀根由大約15種細胞組成,每種細胞都有自己的任務。在轉錄因子的幫助下,一種根細胞指定時間只有少數基因是活躍的。研究人員對關鍵轉錄因子Short-root進行了研究。

 

Short-root是擬南芥前體細胞啟動特化程序的主開關,Short-root有缺陷的擬南芥存在根部生長受阻。Short-root也激活其他轉錄因子,啟動根部發育的級聯通路。人們已經鑒定了許多Short-root的基因靶標,但還不清楚Short-root開關受什么控制?,F在,Duke大學的研究人員找到了這個問題的答案。

 

他們鑒定了可能結合Short-root啟動子區域并控制其活性的二十多個根部蛋白。這些DNA結合蛋白發生突變,擬南芥根細胞的Short-root水平就會發生改變。研究顯示,這些蛋白有的啟動Short-root基因,有的關閉Short-root基因。它們的綜合效應是只在某些細胞激活Short-root主開關。“這一切的關鍵在于激活子與抑制子之間的平衡,”Sparks說。

 

干細胞的分化機制一直是科學家們關注的焦點。Sanford Burnham Prebys醫學探索研究所(SBP)的科學家們在干細胞分化研究中取得了突破性的進展。他們在Molecular Cell雜志上發表文章指出,多能因子OCT4不僅維持干細胞的當前狀態,還幫助細胞分化基因對外部信號做好準備。

 

去年,日本RIKEN牽頭的國際合作項目FANTOMScience雜志上發表了一項具有里程碑意義的成果。研究人員對不同細胞類型的RNA表達進行了廣泛的分析。他們發現,當細胞經歷表型改變(比如細胞分化)時,最開始活化的是增強子區域。是增強子活化觸發了一系列后續事件,最終顯著改變細胞的表型。

 

2014年,哈佛大學的干細胞研究者提出了決定干細胞分化命運的新理論。研究人員在斑馬魚胚胎研究中發現,干細胞形成內臟的區域存在前列腺素E2的濃度梯度。前列腺素E2的濃度能夠決定干細胞是成為肝細胞還是胰腺細胞。

 


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