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中国学者丁盛团队连发两篇论文解析干细胞磷酸化蛋白质组及蛋白诱导多能性

2009-08-16 00:00 丁盛 斯克里普斯研究所 阅读 0
核心摘要: 中国学者丁盛团队在《Cell Stem Cell》连发两文:首次大规模解析人类胚胎干细胞磷酸化蛋白质组,鉴定1602种磷酸化蛋白及2546个磷酸化位点,揭示JNK通路对分化调控的关键作用;同时利用重组蛋白成功诱导多能干细胞,避免病毒载体风险,并在小鼠体内证实多能性。这些成果为干细胞机制研究和临床转化提供了新工具与新策略。

斯克里普斯研究所(Scripps Research Institute)是美国最大的私立非营利研究机构,以医学、生物学和化学为主要研究方向。在这所顶尖学府中,活跃着众多杰出的华裔科学家,丁盛博士便是其中一位。丁盛研究小组长期聚焦于干细胞生物学,近期取得了两项重要研究成果,分别发表于国际权威期刊《Cell Stem Cell》。

第一篇论文:首次大规模解析人类胚胎干细胞磷酸化蛋白质组

研究人员首次对人类胚胎干细胞(human embryonic stem cells, hESCs)及其分化衍生物进行了大规模的磷酸化蛋白质组学分析(phosphoproteomic analysis)。该分析旨在揭示决定干细胞自我更新与分化的分子机制,为开发基于干细胞的新疗法提供关键依据。研究团队采用多维液相色谱法(multi-dimensional liquid chromatography)结合串联质谱法(tandem mass spectrometry),在1602种磷酸化蛋白(phosphoproteins, PPs)中鉴定出2546个特异性磷酸化位点。这些位点的识别不仅有助于发现新的hESC信号通路,还能深入理解影响hESC自我更新和分化的信号调控网络。研究数据显示,hESC中大量转录调节因子、转录因子以及蛋白激酶均发生磷酸化修饰,提示这些蛋白在决定干细胞命运中发挥核心作用。特别值得注意的是,在未分化的hESCs中,JNK信号通路中的多个蛋白也呈现磷酸化状态,而抑制该通路可能诱导分化发生。这项研究表明,磷酸化蛋白质组学数据将成为解析hESC命运决定机制的有力工具,帮助研究人员开发更为精确的hESC分化控制策略,从而推动干细胞疗法的临床转化。

第二篇论文:重组蛋白直接诱导多能干细胞——突破性新策略

在第二篇文章中,丁盛团队利用纯化的重组蛋白成功诱导出多能干细胞,这一创新策略被认为是干细胞领域的重大突破。传统诱导多能干细胞(iPSCs)技术多依赖病毒载体或转座子等DNA整合方法,存在潜在的安全风险。而蛋白诱导方法直接递送重编程因子蛋白进入细胞,避免了基因组整合问题。研究面临的最大挑战是使四个重编程蛋白(通常为Oct4、Sox2、Klf4和c-Myc)有效穿透细胞膜并进入细胞核。丁盛等人通过优化蛋白穿膜肽(如融合TAT序列)及细胞穿透条件,在体外和小鼠体内均成功实现了蛋白诱导。经过四个蛋白处理的细胞展现出完全的多能性:将这些诱导的多能干细胞(iPS细胞)注入小鼠囊胚后,能够形成嵌合体小鼠,并且在小鼠体内检测到两种不同遗传背景的细胞系,从而确认诱导细胞具有真正的多能性。丁盛表示,目前该技术的效率尚不及病毒载体诱导方法,团队将继续在人体细胞中验证这一技术的可行性,并进一步提升其效率。

总结与展望

丁盛团队的这两项工作分别从蛋白质修饰图谱和重编程技术创新两个维度深化了我们对干细胞生物学的理解。磷酸化蛋白质组学的海量数据为后续功能研究提供了宝贵资源;而无病毒、无DNA的蛋白诱导方法则为临床级iPSCs的制备开辟了全新路径。随着进一步优化,这些成果有望加速干细胞在再生医学、疾病模型和药物筛选等领域的应用。

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