据物理学家组织网报道,美国科学家在《细胞干细胞》杂志上发表研究指出,在老鼠模型上的实验表明,Mof蛋白在保护干细胞的“干性”——即干细胞阅读和使用自身DNA的能力——方面发挥着关键作用。这一发现对于充分发挥干细胞治疗疾病的潜力至关重要。
干细胞能够分化为体内任何类型的细胞,但干细胞如何维持这种多能性,以及如何“决定”放弃这一状态并特化为特定细胞,一直是科学界的难题。成功解答这两个问题,将极大拓展干细胞在疾病治疗中的应用。现在,密歇根大学病理学和生物化学副教授窦亚丽领导的研究团队发现,Mof蛋白是回答这两个问题的关键分子。
窦亚丽团队集中研究了当DNA缠绕在组蛋白上时,一些遗传因子如何为DNA添加临时标记。他们发现,为了读取DNA,细胞必须让DNA从组蛋白上部分解旋,从而使基因阅读机制能够接触遗传代码并进行转录。Mof蛋白添加的临时标签如同微小的分子信标,将阅读机制引导至合适的位置。
窦亚丽表示:“简而言之,Mof蛋白调控核心转录机制,没有它,干细胞将名不副实。细胞内存在多种组蛋白乙酰转移酶,但只有Mof蛋白在未分化的干细胞中发挥重要作用。此外,Mof蛋白还帮助细胞决定读取哪些基因,缺乏它时,胚胎干细胞会失去自我更新能力并开始分化。”
这一发现对诱导多能干细胞(iPS细胞)研究也具有重要意义。iPS细胞在疾病治疗中潜力巨大,因为它可以利用患者自身组织来源的干细胞。然而,目前利用成体组织制造iPS细胞时需要使用致癌基因,这令临床转化面临障碍。窦亚丽指出,进一步研究Mof蛋白或许能避免这种潜在有害的方法。
接下来,研究团队将聚焦于Mof蛋白如何标记染色质结构,以便基因组DNA片段更易被转录。科学家已发现,在干细胞中,许多DNA区域处于开放状态,这可能是因为干细胞需要利用自身DNA合成大量阻止分化的蛋白。一旦干细胞开始分化,某些DNA片段会关闭且无法接触。已有许多团队研究这种“选择性沉默”过程及导致干细胞分化的遗传因子,但很少有人关注促进广泛DNA转录以维持干细胞干性的机制。
窦亚丽总结道:“Mof蛋白为需要保持开放的区域做了标记,从而保存了干细胞分化为任何细胞的潜力。”由于编码Mof蛋白的基因在果蝇和小鼠中序列相同,因此Mof蛋白可能在多种物种中发挥关键作用。