Nature子刊：iPS重編程機制的新進展
日期：2013-02-16 10:26:22
成熟細胞能夠被重編程為多功能細胞，重新獲得分裂并分化成為特定類型細胞的能力。這樣的多功能細胞被稱為誘導多功能干細胞（iPSC），是干細胞研究領域的重要里程碑，不過人們還并不完全了解重編程背后的許多生化過程。
已知表達Oct4、Sox2、Klf4和c-Myc1, 2可以將已分化細胞重編程為多功能干細胞，其中Oct4在重編程過程中起著至關重要的作用，只有它不能被同家族的其他成員替代。歐洲分子生物學實驗室EMBL和馬普分子生物醫學研究所的科學家們對此展開了研究，他們解析了Oct4特殊鏈接序列的3D結構，分析了該因子引發大量表觀遺傳學改變的機制。這項研究于二月四日發表在Nature Cell Biology雜志上，加深了人們對細胞重編程的了解，為其在再生醫學和藥物研發領域的醫療應用奠定了基礎。
轉錄因子Oct4是與DNA結合的蛋白，控制著許多參與細胞重編程的基因。現在，研究人員用高強度的X射線，解析了Oct4的晶體結構，特別是Oct4兩個DNA結合元件之間的鏈接序列。“我們在十多年前就注意到這個獨特的鏈接區，因此我們非常高興能夠首次揭示這一區域在iPS重編程中的作用，”領導這項研究的Matthias Wilmanns說。
研究顯示Oct4兩個DNA結合域間的鏈接形成α-螺旋并且暴露在蛋白表面，這與鏈接區松散的Oct1不同。研究人員指出，這一鏈接區域負責招募其他關鍵蛋白到達Oct4所靶標的基因，沒有它們iPS重編程就無法完成。
為驗證這一理論，研究人員向Oct4鏈接區引入點突變，發現這只影響了Oct4的重編程活性，卻沒有影響它的其他基本特性。研究顯示，Oct4的鏈接區域是蛋白相互作用的界面，負責招募關鍵表觀遺傳學調節子到Oct4靶標的基因。
“我們的研究展示了Oct4的獨特結構及其對iPS重編程的重要性。這是了解細胞重編程機制的重要進步，這項發現有助于藥物研發和組織工程領域的新應用。” 馬普分子生物醫學研究所的Hans Schöler說。
研究人員計劃深入研究，揭示在多功能干細胞的重編程過程中，Oct4與其他相關蛋白元件一同作用的機制。
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