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诱导多能干细胞(induced pluripotent stem cells, iPS cells)***初是日本科学家山中伸弥(Shinya Yamanaka)于2006年利用病毒载体将四个转录因子(Oct4, Sox2, Klf4 和c-Myc)的组合转入分化的体细胞中,使其重编程而得到的类似胚胎干细胞和胚胎APSC多能细胞的一种细胞类型。通过采用导入外源基因的方法使体细胞去分化为多能干细胞,对于这类干细胞我们称之为诱导多能干细胞(IPS,Induced Pluripotent Stem Cells)。
近日,诱导多能干细胞的重要表观调控机制又有新发现。中国科学院广州生物医药与健康研究院研究员米格尔•埃斯特班和南方科技大学助理教授安德鲁•哈金斯的团队***发现共抑制复合物NCoR/SMRT在四因子介导的重编程中发挥了强大的抑制作用。该研究成果于北京时间3月13日零时,发表在《自然•细胞生物学》杂志上。
诱导多能干细胞的生成是一个极其复杂的生物学过程,其中包含了体细胞特性的消减和干细胞特性的获得。该过程中涉及的基因表达和表观遗传修饰转变是调节重编程效率的关键因素。
科研人员在实验室前期研究的基础上,将研究***放在了NCoR/SMRT共抑制复合物上。NCoR和SMRT是来自于同一个复合物家族的两个蛋白,可以分别与多个组蛋白修饰酶相互作用并对基因转录发挥抑制功能。研究发现,NCoR/SMRT复合物能通过其酶功能中心HDAC3,去除基因组上的“活性标记”H3K27ac,使重编程后期的关键多能性基因上调受到阻碍,从而抑制重编程效率。因此,干扰该复合物的功能,可以将重编程的效率极大地提高。
与此同时,科研人员还发现,重编程因子,尤其是c-MYC对这一抑制复合物在基因组上的结合起到了“导航”的功能,即带领NCoR/SMRT结合到基因组靶位点上,从而发挥抑制功能。这一发现帮助解释为什么包含c-MYC的重编程体系更容易产生不完全重编程的现象。
该研究对于诱导多能干细胞领域的研究和应用,乃至其他类型的细胞命运调控都具有重要的指导意义。