Nature子刊揭示干細胞表觀遺傳調(diào)控新機制
日期：2014-05-26 09:24:02
對基因組序列略加修飾在多能干細胞轉(zhuǎn)化為各種分化細胞類型中起至關(guān)重要的作用。來自德國慕尼黑大學(xué)(LMU)的一個研究小組現(xiàn)在鑒別出了負責(zé)一種修飾的因子。
每個細胞中都包含有存儲遺傳信息，這些信息編碼在構(gòu)成DNA的堿基序列中。然而，在特定的細胞類型中實際上只有部分的信息得到利用。堿基序列為蛋白質(zhì)合成提供了藍圖，而疊加在堿基序列上的第二層信息在某種程度上決定了哪些基因得到活化及關(guān)閉。這種所謂的表觀遺傳水平上的控制是基于將一些簡單的化學(xué)標(biāo)簽以大體可逆的方式、局部添加到基因組中的特定核苷酸上。這一系統(tǒng)在基因活性調(diào)控中起重要作用，使得分化細胞類型選擇性表達不同的功能。
這解釋了為什么這樣的DNA修飾在干細胞分化中起著重要的作用。“人們在干細胞的基因組中發(fā)現(xiàn)了一些不同尋常的堿基，它們由已知DNA構(gòu)件發(fā)生靶向性化學(xué)修飾而生成。這些‘非標(biāo)準(zhǔn)性’的堿基被認為對決定特定干細胞系衍生的分化細胞類型起重要作用，“慕尼黑大學(xué)化學(xué)系教授Thomas Carell說。迄今為止發(fā)現(xiàn)的所有非常規(guī)的堿基都是源自同一種標(biāo)準(zhǔn)堿基——胞嘧啶。在早先的研究中，Carell和他的研究小證實Tet酶總是參與它們的合成。Tet酶通過氧化胞嘧啶堿基調(diào)控了基因的活性。
現(xiàn)在，Carell和同事們第一次證實除胞嘧啶之外，在小鼠的胚胎干細胞中還有一種堿基發(fā)生了修飾。并且，Tet也在此處起作用。“在干細胞發(fā)育為特化組織的過程中，屬于這一Tet家族的一些酶也催化了胸腺嘧啶堿基，我們借助于以質(zhì)譜法為基礎(chǔ)的高度敏感分析方法證實了這一點。過去認為這一反應(yīng)的產(chǎn)物5-羥甲基尿嘧啶（5-hydroxymethyluracil）是通過不同的信號通路合成，現(xiàn)在的結(jié)果表明這種觀點是錯誤的，”Carell說。
目前尚不清楚5-羥甲基尿嘧啶的確切功能。利用一種創(chuàng)新的方法來鑒別能夠結(jié)合并“閱讀”這些化學(xué)標(biāo)記的因子，Carell和同事們證實干細胞中包含有一些識別hydroxymethyluracil的特殊蛋白，由此促成了對這些細胞中基因活性的調(diào)控。“我們希望這些新認識將使調(diào)控干細胞的分化變?yōu)榭赡埽纱舜偈顾鼈兩商厥獾募毎愋汀Ｈ绻幸惶煳覀兡軌蛴酶杉毎荷伤璧姆只毎源嗽偕鐾暾钠鞴伲瑢嵌嗝疵篮冒。?rdquo;Carell說。
