《Nature Genetics》操纵表观遗传信息控制干细胞身份

　　

研究人员揭示了通过细胞分裂传递表观遗传信息对胚胎干细胞功能的重要性。这对衰老、癌症和再生医学有着广泛的影响。

哥本哈根大学的一项突破性研究揭示了在细胞分裂过程中传递表观遗传信息对于所谓的胚胎干细胞正常功能的重要性。胚胎干细胞是一种在培养皿中类似于早期胚胎的细胞，可以重现发育过程。

诺和诺德基金会蛋白质研究中心教授Anja Groth说:“建立细胞及其后代如何保持其身份的机制理解，以及为什么这种记忆对它们的改变能力很重要。这些过程是细胞如何在生物体衰老时保持最佳功能的根本，因此，理解我们在这里描述的过程可能会带来新的方法来对抗与衰老和癌症相关的功能下降。”

我们体内数以万亿计的细胞具有相同的遗传信息，但表观遗传信息决定了每种细胞(神经、肌肉、皮肤等)表达的特定基因，并有可能将这些信息传达给其子细胞。

在这项研究中，研究人员试图解释由组蛋白传递的表观遗传，以及它们如何支持表观基因组和细胞身份。

“了解控制表观遗传记忆的层可能是衰老和避免癌症的关键，也是促进再生医学应用更有效的细胞重编程和反分化的关键，”诺和诺德基金会干细胞医学中心的Joshua Brickman教授说。

这项研究是在小鼠的胚胎干细胞上进行的，但根据研究人员的说法，它可以很好地理解这种机制是如何在人类细胞中起作用的，因为这些机制是所有活细胞的基础。

遗传信息的作用

领导这项研究的生长实验室(CPR)最近还发现，组蛋白在DNA复制过程中通过复制遗传密码的相同机制传播。

诺和诺德蛋白质研究基金会的博士后、该研究的第一作者之一Alva Biran说:“通过利用这些信息，我们能够操纵制造小鼠胚胎干细胞的机制，其中一条子DNA链缺乏带有记忆信号的传递组蛋白，而另一条则拥有所有这些。”

这使研究人员处于一个独特的位置，使他们能够回答关于非遗传编码信息传播作用的长期问题。这很重要，因为母细胞将精确数量的化学修饰组蛋白传递给子细胞，研究人员发现，这使得与细胞身份相关的功能特性的平衡遗传成为可能。

“一旦信息传递被破坏，表观基因组就会失去其保真度，从而导致依赖于H3-H4组蛋白上记忆信号传递的基因表达发生改变，从而导致细胞失去胚胎发育的能力，”Anja Groth说。

再生医学有更好的可能性

在这项研究中，研究人员关注的是干细胞，但这项研究本身首次证明了这种遗传对细胞功能和分化至关重要。

Joshua Brickman说:“这项研究对生理过程具有重要意义，比如有机体发育和成人组织的稳定维持，同时也为疾病中可能出现的问题提供了重要线索。此外，我们希望能够操纵这些过程，作为开发更好的基于细胞的产品和再生医学治疗方法的手段。”

该论文发表在《Nature Genetics》杂志上。

哥本哈根大学提供