近日，EMBO Reports在線(xiàn)發(fā)表了中科院廣州生物醫藥與健康研究院裴端卿和劉興國研究組的研究成果——“Gadd45作為異染色質(zhì)松散因子提高iPS重編程”（Gadd45a is a heterochromatin relaxer that enhances iPS cell generation, EMBO Rep. 2016 Oct 4. pii: e201642402.）。該研究建立針對常異染色質(zhì)的光漂白后熒光恢復（FRAP）技術(shù)，發(fā)現重編程早期異染色質(zhì)變松散而常染色質(zhì)無(wú)明顯變化，并篩選鑒定出染色質(zhì)松散因子Gadd45a能顯著(zhù)提高重編程效率，并闡明了Gadd45a的作用機理。這一發(fā)現不僅揭示了重編程早期的異染色質(zhì)變化規律，篩選到新型因子，還建立了篩選染色質(zhì)松散因子的平臺，能廣泛應用于細胞命運轉換中。 

　　染色質(zhì)分為常染色質(zhì)和異染色質(zhì)，前者處于伸展狀態(tài)，有轉錄活性，后者處于聚縮狀態(tài)，無(wú)轉錄活性,兩者的相互轉換在細胞命運轉變的關(guān)鍵。多能干細胞與體細胞相比，染色質(zhì)更加開(kāi)放，異染色質(zhì)更少。體細胞重編程為誘導多能干細胞（iPSC）的過(guò)程必然在染色質(zhì)水平發(fā)生顯著(zhù)重塑，但是這一過(guò)程的規律知之甚少。 

　　研究團隊開(kāi)發(fā)了活細胞內實(shí)時(shí)精確定量常染色質(zhì)和異染色質(zhì)的松散性的成像方法，通過(guò)紅色熒光（HP1a-mCherry）用于區分常異染色質(zhì)，綠色熒光（H1-GFP）的FRAP用于定量外周組蛋白的活躍程度，從而分別定量分析常異染色質(zhì)的松散性。我們將這一成像方法實(shí)時(shí)應用于體細胞重編程中，發(fā)現在體細胞重編程早期，只有異染色質(zhì)顯著(zhù)變松散，常染色質(zhì)沒(méi)有明顯變化。 

　　研究團隊進(jìn)一步應用這一方法用來(lái)篩選染色質(zhì)松散因子，從而開(kāi)發(fā)出新的更高效的重編程方法。篩選并鑒定出Gadd45家族蛋白，可以顯著(zhù)地打開(kāi)染色質(zhì)，還能極大地提高重編程效率。機理研究發(fā)現Gadd45a蛋白是通過(guò)和核心組蛋白相互作用而解離組蛋白與DNA的結合，從而打開(kāi)異染色質(zhì)。重編程三因子的靶基因大多處于異染色質(zhì)，這就像三因子要到目的地去，卻被重重關(guān)隘所阻礙，而三因子能否到目的地調動(dòng)靶基因，決定著(zhù)細胞能否獲得多能性。Gadd45a能打開(kāi)“雄關(guān)漫道真如鐵”的異染色質(zhì)，使三因子可以輕松的“而今邁步從頭越”，結合靶基因，并提高多能性基因的表達。 

　　該研究建立的精確定量常異染色質(zhì)松散性的成像方法，可以廣泛應用于多種細胞多種細胞命運轉換中，不僅能揭示細胞命運轉換過(guò)程中染色質(zhì)的變化規律，還能開(kāi)發(fā)出新角度的細胞命運轉換技術(shù)。 

　　本研究是中科院廣州生物醫藥與健康研究院裴端卿和劉興國研究組，與中科院上海生命科學(xué)院的徐國良院士，及德國馬普分子生物醫學(xué)研究所的Hans Sch?ler合作完成的。本研究獲得科技部、中科院、國家自然科學(xué)基金、廣東省和廣州市的經(jīng)費支持。 

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活細胞內實(shí)時(shí)精確定量常染色質(zhì)和異染色質(zhì)的松散性的成像方法

Gadd45a打開(kāi)“雄關(guān)漫道真如鐵”的異染色質(zhì)，使三因子可以輕松的“而今邁步從頭越”