發(fā)布時(shí)間:2020-08-27
本報訊(記者朱漢斌 通訊員黃博純)中科院廣州生物醫藥與健康研究院研究員劉興國課題組運用多組學(xué)技術(shù),發(fā)現細胞命運調控的“表觀(guān)組—代謝組—表觀(guān)組”跨界“蝴蝶效應”。相關(guān)研究8月24日在線(xiàn)發(fā)表于《自然—代謝》。
誘導多能干細胞(iPSC)技術(shù)為研究人類(lèi)疾病病理和再生醫學(xué)治療提供了廣闊前景,是研究細胞命運轉變的良好模型。iPSC重編程機理在不同層次被廣泛研究,然而,重編程中多層次是否及怎樣“跨界”調控干細胞命運,是一個(gè)一直沒(méi)有回答的基本科學(xué)問(wèn)題。
劉興國介紹,該研究著(zhù)眼于被稱(chēng)為“Yamanaka第五因子”的Glis1,這一母系轉錄因子只在卵子和受精卵中表達。研究人員首先發(fā)現Glis1不僅促進(jìn)正常細胞重編程,而且實(shí)現了衰老細胞重編程,并進(jìn)一步發(fā)現由Glis1得到的iPSC基因組更加穩定。這些表明Glis1是一個(gè)強有力的細胞命運決定因子。
研究人員運用染色質(zhì)免疫共沉淀測序和轉錄組測序聯(lián)合分析、靶向代謝物組學(xué)、染色質(zhì)開(kāi)放性測序等多組學(xué)技術(shù),全面解析并歸納了Glis1介導多能性獲得的三階段途徑——“表觀(guān)組—代謝組—表觀(guān)組”跨界級聯(lián)反應。
隨機階段,此級聯(lián)反應在重編程早期由Glis1與體細胞基因和糖酵解基因的啟動(dòng)子結合而啟動(dòng);“化蛹成蝶”階段,糖酵解基因的表達激活了這一通路,同時(shí)線(xiàn)粒體氧化磷酸化未受影響;決定階段,乙酰輔酶A和乳酸水平的提高分別調控了“第二波”基因和多能性基因啟動(dòng)子上的組蛋白乙?;揎椇腿樗峄揎?,在染色質(zhì)水平打開(kāi)并促進(jìn)基因轉錄表達,加速了多能性的獲得。
研究人員提出了由母系轉錄因子Glis1調控多能干細胞命運的“表觀(guān)組—代謝組—表觀(guān)組”跨界級聯(lián)反應新概念,表明Glis1實(shí)現衰老細胞重編程并穩定基因組的強大功能,揭示Glis1介導“表觀(guān)組—代謝組—表觀(guān)組”的級聯(lián)反應中,糖酵解代謝組驅動(dòng)的組蛋白乙?;腿樗峄揎椩谇捌诤秃笃诘谋碛^(guān)遺傳組連接中,發(fā)揮“他山之石”的核心作用。
Glis1不僅在母系細胞中高表達,而且在病理條件例如癌細胞中高表達,因此這一跨界級聯(lián)反應具有潛在的重要病理意義。
相關(guān)論文信息:https://doi.org/10.1038/s42255-020-0267-9
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