Science重大成果：細胞分化的通用規則
日期：2015-02-13 08:53:31
日本RIKEN牽頭的國際合作項目FANTOM（Functional Annotation of the Mammalian Genome）在本期Science雜志上發表了一項具有里程碑意義的新成果。
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。增強子是一種重要的調控開關，一般離自己激活的基因比較遠。
細胞進行分化或者應答外界刺激的時候，會發生受到嚴格控制的轉錄改變。在這一過程中有兩種調控元件在起作用，位于調控基因附近的啟動子，和遠離調控基因的增強子。不過，人們此前并不清楚這兩種元件的作用順序，推測它們差不多同時起作用。
研究人員讓19種人類細胞和14種小鼠細胞經歷不同類型的改變，并在這一過程中進行檢測和分析。他們發現，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。
研究顯示，在細胞受到刺激后的頭15分鐘增強子激活，30-100分鐘特定調控基因（轉錄因子）被激活，然后其他基因陸續激活促成一系列改變。這項研究中的所有細胞都共享這一模式，說明這是細胞分化背后的一種通用規則，適用于所有哺乳動物細胞。
研究人員使用自己開發的CAGE技術，在不同類型的細胞改變中，檢測了轉錄的起始情況，涉及了干細胞終末分化、以及細胞對生長因子或病原體刺激的應答。
這是FANTOM項目取得的又一個突破性成果。2014年三月，該項目團隊也是用CAGE技術鑒定了絕大多數哺乳動物細胞使用的啟動子和增強子。現在他們又通過CAGE技術明確了這兩種元件的作用順序。
“這是一個振奮人心的發現，可以幫助我們更好的理解細胞的適應和分化，”文章的第一作者Erik Arner說。
“現在我們認識到增強子的主導作用，可以在此基礎上改進方法，推動胚胎干細胞和iPS細胞的分化。增強子能誘導出組織特異性的基因表達，可能還涉及了表觀基因組的改變。因此，增強子活性可能是有效細胞操縱的關鍵，”RIKEN的Yoshihide Hayashizaki在談到這項研究的意義時說。
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