根据宾夕法尼亚大学佩雷尔曼医学院(Perelman School of medicine at the University of Pennsylvania)的研究人员上周在分子细胞上的一项研究,新描述的超级沉默的DNA片段揭示了一种重新规划细胞身份的新方法,用于再生医学研究和某一天的临床研究。
资深作家Ken Zaret博士说:在过去大多数实验室,包括我自己使用基因激活器启动一个新的程序来改变一个特定细胞的身份(他是宾夕法尼亚大学再生医学研究所所长,同时也是细胞和发育生物学教授)。我们的研究表明,在某些情况下,我们需要分解一个细胞的基因抑制机制来激活重要基因,以重新规划细胞的身份。
通过减少抑制蛋白的表达,增强皮肤细胞(蓝色)对肝脏细胞(红色和绿色)的重编程。图片版权:The laboratory of Ken Zaret, PhD, Perelman School of Medicine, University of Pennsylvania
该研究小组试图重新规划皮肤细胞,以制造新的肝细胞。将一种细胞类型转换为另一种细胞通常具有低效率,这项研究确定了其中一个原因。这一临床前研究的长期目标是,能够用来自不同组织(如皮肤细胞)的健康组织来补充病变的肝组织,这一过程被称为直接细胞重编程
Zaret实验室解开了一种基因沉默的极端形式,打开了紧密缠绕的DNA的区域,这对激活者来说很难打开某些基因。他们发现,由于DNA在被压抑的染色体区域的支架上更紧密,使得这些区域的化学交联增加,想想一段已经被使用了一段时间的钓鱼线,它的长度有几个结。这些被打结的区域是更容易被交叉连接的区域,这反映出它们是DNA的超级沉默区域。
为了保持身体200多种不同的细胞类型,细胞必须激活特定于其类型的基因,同时抑制其他类型的基因。大多数沉默的DNA区域的基因(不能被“读取”并制成蛋白质)通常是不被当前细胞类型使用的功能。Zaret把它比作保险,这样细胞就不会混淆他们的身份,这可能会导致诸如不受控制的、癌变的细胞复制等问题,或者使大脑或肝脏的基因不能在皮肤细胞中表达。
研究小组对这些蛋白质进行了描述,这些蛋白质帮助这些区域“打结”,并发现它们比预想的要复杂。发现的蛋白质种类比我们想象的要多。为了做到这一点,他们打开了人类皮肤细胞中曾经沉默的基因的活性,以观察当每一个被清除的区域是否会更容易打开。在测试的50种蛋白质中,有些在神经退行性疾病中也有突变,如葛雷克氏病。
虽然大多数基因重组的基因并不在这些超级沉默的DNA区域,但非常重要的基因是;因此,这给了我们一种新的方式来考虑重新编程。研究的最终目的是找到更有效的方法,通过唤醒沉默的基因加上激活剂来重新编程一个细胞。
知识:科学无国界,博科园-科学科普
参考:《分子细胞》
内容:“博科园”判定符合今主流科学
来自:宾夕法尼亚大学佩雷尔曼医学院
编译:双螺旋
审校:博科园
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传播:博科园
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