Cell:調(diào)控干細(xì)胞多能性的開關(guān)
日期:2011-09-20 08:16:19
選擇性剪接是指從一個mRNA前體中通過不同的剪接方式(選擇不同的剪接位點組合)產(chǎn)生不同的mRNA剪接異構(gòu)體的過程。這樣,一個基因在不同時間、不同環(huán)境中能夠產(chǎn)生不同的蛋白,增加生理狀況下系統(tǒng)的復(fù)雜性或適應(yīng)性。
在本研究中,研究人員發(fā)現(xiàn)了進(jìn)化上保守的胚胎干細(xì)胞特異的選擇性剪接事件。這一事件改變了FOXP1基因的DNA結(jié)合性質(zhì)。FOXP1的ESC特異異構(gòu)體刺激了多能性所需轉(zhuǎn)錄因子基因的表達(dá),包括OCT4、NANOG、NR5A2和GDF3,同時伴隨著ESC分化所需基因的抑制。
文章的通訊作者,多倫多大學(xué)分子遺傳學(xué)系的Benjamin Blencowe教授認(rèn)為:“選擇性剪接在干細(xì)胞多能性上扮演了十分重要的角色。我們看到了一幅全新的調(diào)控圖像,這對于我們了解如何產(chǎn)生更多的多能干細(xì)胞很關(guān)鍵。”
在干細(xì)胞中,一套核心轉(zhuǎn)錄因子控制了多能性。研究人員發(fā)現(xiàn)剪接開關(guān)產(chǎn)生了FOXP1-ES異構(gòu)體,與典型的FOXP1異構(gòu)體相比,此異構(gòu)體有著不同的DNA結(jié)合性質(zhì)。選擇性剪接事件改變了FOXP1的DNA結(jié)合性質(zhì),隨后控制了核心轉(zhuǎn)錄因子的表達(dá),促進(jìn)了多能性的維持。同時,該機(jī)制還抑制了分化所需的基因。
同時,與Samuel Lunenfeld研究所的Jeff Wrana和Andras Nagy教授合作,研究小組還發(fā)現(xiàn)剪接開關(guān)在重編程中也起了作用。FOXP1-ES有助于體細(xì)胞高效重編程到誘導(dǎo)多能干細(xì)胞(iPSC)。Blencowe認(rèn)為這是一個很重要的領(lǐng)域,因為目前人類細(xì)胞的重編程還是非常低效的。
干細(xì)胞科學(xué)的潛在應(yīng)用包括培育細(xì)胞和組織以便檢測新藥,或者修復(fù)或更換疾病狀態(tài)下受損的組織,如心臟病、糖尿病、脊髓損傷和阿爾茨海默氏癥。對調(diào)控多能性、細(xì)胞分裂和分化等機(jī)制的更深入了解將提供疾病如何發(fā)生的知識,并暗示更多靶向的治療方法。
Blencowe及他的實驗室最近將注意力轉(zhuǎn)移到了哪些因素可能控制了選擇性剪接和干細(xì)胞多能性的維持。Blencowe認(rèn)為:“目前仍有很多需要解決,但我個人認(rèn)為,未來有巨大潛力。如果我們能徹底了解這些調(diào)控,生成均一的完全重編程的干細(xì)胞,那么沒理由它們在不同療法中不起作用?!?/FONT>