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PNAS:科学家阐明维持细胞平衡状态的遗传互作机制
作者: 来源:生物谷 2017-06-14

2017年6月12日 讯 /生物谷BIOON/ --近日,一项刊登于国际杂志PNAS上的研究报告中,来自美国密苏里州托瓦斯医学研究所(Stowers Institute for Medical Research)的研究人员通过研究发现,与调节性基因“互相交流”进行竞争或能帮助维持细胞状态的平衡;相关研究或为研究人员提供Nanog基因和Hox基因之间直接调控反馈的证据。



 

图片来自:Bony De Kumar, Ph.D., and Robb Krumlauf, Ph.D.

Nanog基因和Hox基因能够分别调节细胞的多潜能性和分化,当细胞处于多能性时,其就会拥有自我更新的能力,并且也能够潜在转化成为任何一种类型的细胞;当其分化时,其就会转化成为具有高度特异性的细胞类型,比如大脑细胞、心脏细胞和皮肤细胞等。

在成年有机体中,这两种细胞状态之间的平衡对于维持许多组织的平衡状态非常重要;比如在血液供给中就会产生多种分化、死亡且进行修复的细胞类型,而且大量产生成体干细胞的储备细胞库对于有效移除这些死亡的细胞也非常重要。这项研究中,研究者发现,细胞多能性和分化特性之间的平衡和部分调节性沟通信号紧密相关,而这些“交流沟通信号”主要参与了Nanog和Hox基因之间的抑制作用。

为此研究人员Krumlauf对比了父母给予其后代相关指令之间的互联机制(cross-talk),Krumlauf说道,父母们可能会说,你需要取得好趁机,你需要学习这些东西等等,而这些言语也是未来对后代进行更好地指导,但同时也应当考虑或尽量减少说这些话引起的负面结果。积极和消极的指示都非常重要,Nanog和Hox基因也有着自身不同的工作,而且其能够彼此互相抑制,通过帮助细胞避免错误来维持细胞状态之间的平衡。

研究者表示,细胞分化和多能性是已经被研究非常清楚的过程,这项研究将二者相互联系了起来,在此之前研究人员并不知道这些通路能够彼此交流;当进行2小时和12小时的维甲酸治疗后,研究人员发现,Hox和Nanog基因能够被绑定到细胞中相同的靶向位点,这就能够指示细胞分化和多能性通路之间的调节性互联过程了。研究人员同时还观察到,依赖于所处的环境,Hox基因和Nanog基因能够彼此互相抑制。

最后研究者Krumlauf说道,在过去10-20年里,生物学家们通过研究发现,细胞能够主动评估自己所处的环境,而且其会选择许多不同的命运;我们所发现的调节性环能够帮助我们阐明细胞功能被维持的动态特性。本文研究为科学家们后期阐明组织形成的基本过程,并且开发新型靶向性再生疗法来治疗多种类型的癌症提供了新的希望。(生物谷Bioon.com)

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原始出处:

Bony De Kumar, Hugo J. Parker, Mark E. Parrish, et al. Dynamic regulation of Nanog and stem cell-signaling pathways by Hoxa1 during early neuro-ectodermal differentiation of ES cells. PNAS (2017)  doi: 10.1073/pnas.1610612114