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法国科学家揭示细胞分裂时钟重置机制

2006-03-01 09:03 夏雨 自然-方法学 阅读 0
核心摘要: 法国科学家研究发现,通过允许已分化的成体细胞核形成中期染色体,其染色质能够被复制更新,从而重置DNA复制速度以适应早期胚胎环境。这一机制解释了核移植技术中成体细胞核重编程的难题,并为治疗性克隆研究提供了新方向。

通过允许已分化的成体细胞核形成中期染色体,其染色质能够被复制更新,从而使其复制特征适应于早期胚胎环境。这一发现为理解细胞重编程和核移植技术提供了重要线索。

韩国干细胞科学家黄禹锡曾因伪造报告而声名狼藉,他声称通过成体细胞核移植获得了来自病人的11个胚胎干细胞系。这一丑闻凸显了一个关键科学难题:如何将成体细胞的细胞核成功移植到去核卵子中,并使其在胚胎早期存活。多数情况下,已分化的细胞核无法达到早期发育所需的快速DNA复制速度,导致遗传物质分配不均和细胞死亡。

法国国家研究中心人类遗传学研究所的Marcel Méchali和Jean-Marc Lemaitre在《细胞》杂志上发表论文,开发了一种细胞学和生物化学实验平台,用于系统检测促进已分化细胞核快速DNA复制的必需因子。

Méchali实验室长期研究发育过程中的DNA复制问题。他们首先测试染色质与DNA复制速度的关联。染色质的复制更新在有丝分裂中最为显著,因此他们推测有丝分裂中的一次传代对后续快速DNA复制至关重要。他们将已分化细胞的细胞核暴露于有丝分裂期的爪蟾卵母细胞提取液中,发现这些细胞核的DNA复制速度与精子细胞核相当,远快于暴露于S期提取液或未经处理的细胞核。结论是:有丝分裂中的传代和中期染色体形成是加速复制所必需的。

利用DNA梳技术测量起始复制点之间的DNA长度,研究小组发现,经历有丝分裂的成体细胞核包含更多起始复制点,从而加速DNA复制。染色质的复制更新增加了DNA在核膜上的附着位点,这是精子细胞核或早期胚胎细胞核的典型特征。DNA复制位点的增加与染色质复制更新协调一致。

Méchali认为,有丝分裂中的染色体形成对核移植过程中成体细胞核的遗传物质重编程至关重要,因为它重新设置了起始复制点的构架,确保细胞核能跟上胚胎早期发育所需的快速DNA复制。如果成体细胞核在移植前能被诱导形成中期染色体,核移植成功率可能提高。这一发现为治疗性克隆研究(如从克隆胚胎获取干细胞或培育特定组织)指明了方向。

注:本文基于2006年2月《自然-方法学》文章编译,版权归英国NPG出版集团所有。

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