您现在的位置是:首页 >新闻频道资讯 2019-09-03 11:21:52

基因组蝴蝶效应开始在端粒传播影响细胞命运

蝴蝶翅膀的抽搐可以引发一系列日益重大的事件,最终导致深刻而深远的变化。这是任何蝴蝶效应的要点,无论是飓风的形成,好莱坞电影的高潮,还是干细胞的分化。事实证明,干细胞的命运可能依赖于一种蛋白质,一种留在端粒中但却能解释全基因组变化的蛋白质。

蛋白质,调聚体重复结合因子1(TRF1)可能以这种或那种方式“抽搐”。如果TRF1上调,细胞可进入或维持多能状态。如果TRF1被废除,细胞可以激活其细胞命运程序并加速其分化状态。

在抽搐和细胞的分化状态之间是一系列中间事件,已被西班牙国家癌症中心(CNIO)的科学家发现。由MaríaA。Blasco博士领导的这些科学家发现,TRF1调节含有TElomeric Repeat的RNA(TERRAs),这是从端粒转录的长非编码RNA。TERRAs通过多梳蛋白作用于多能性的关键基因,多核蛋白控制决定早期胚胎细胞命运的程序。

根据Blasco及其同事的说法,TERRAs解释了polycomb的全基因组结合以及多能H3K27me3抑制标记在多能性基因上的积累。科学家们在8月20 日出现在eLife的论文(“T ERRA调节多能细胞的转录景象,通过TRF1依赖的PRC2募集 ”)中报道,这些表观遗传变化有助于维持小鼠胚胎干细胞处于幼稚状态。

“我们发现TERRAs富含多能细胞中的polycomb和干细胞基因,并且TRF1废除导致TERRA水平增加和TERRA与这些基因的结合更高,这与细胞命运程序的诱导和幼稚状态的丧失同时发生。 ,“这篇文章的作者写道。“这些结果与TERRA水平的TRF1依赖性变化调节polycomb募集到多能性和分化基因的模型一致。”

大约15年来,人们已经知道如何通过作用于某些基因来将多能性的能力恢复到细胞中。然而,研究人员注意到,如果TRF1基因被关闭,这个配方不起作用。此外,当诱导多能性时,TRF1是最活化的基因之一。这些事实引起了研究人员的兴趣。为什么TRF1,一种产品只在端粒中发现的基因,激活得如此之多,这怎么可能对多能性至关重要?

“我们无法理解处理端粒维持的基因如何对多能性这样的全球过程产生如此深远的影响,”该研究的资深作者,CNIO端粒和端粒酶组的负责人Blasco说。

为了找到解释,Blasco及其同事决定通过分析整个基因组表达的变化进行随机搜索,当TRF1的表达被阻止时 - 就像盲目地将一个大网投入海中以查看其中的内容。“我们看到TRF1具有巨大但非常有组织的效果,”Blasco解释道。

许多基因的表达被改变,其中80%以上与多能性现象直接相关。研究人员还指出,这些基因中有许多是由polycomb调控的,polycomb是一种蛋白质复合物,在胚胎发育的早期阶段非常重要,并指导细胞专门研究成体的不同细胞类型。

但他们仍然不明白polycomb和TRF1之间的联系是什么。然而,去年,Blasco的研究小组发现端粒产生的TERRA分子与polycomb通信,并且它们一起参与构建端粒结构。

研究人员决定分析T​​ERRA与整个基因组之间的相互作用,当然,他们发现TERRA坚持使用polycomb调控的相同基因。这表明TERRA是TRF1与多能性之间的联系。

TRF1“通过一种新机制改变这些细胞的表观遗传景象,对多能细胞的转录产生蝴蝶效应,这种机制涉及TERRA介导的polycomb作用的变化,”研究人员在eLife中指出。

正如该研究的第一作者RosaMarión博士所解释的那样,“这些研究结果告诉我们,TRF1对于重编程特化细胞和维持多能性至关重要。”通过窥视多能性的黑匣子,Blasco集团可能会对此做出贡献。推进再生医学应用,例如使用器官培养进行移植。

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