Nature：提醒干细胞忘却过来和预知将来命运的新机制

2019年11月12日讯/BIOON/---都具有分化为体内任何特定细胞的潜力。是以，迷信家们试图答复一些根本成绩：是什么决议着的发育命运以及它们何时和为何掉去了发育成任何细胞的潜力。

现在，在一项新的研讨中，来自丹麦哥本哈根年夜学诺和诺德基金会干中间的研讨人员发明若何掉去这种潜力，因此可以说“忘却了过来”。他们证明称为转录因子的卵白所起的感化与迷信家们以为的分歧。30年来，传统不雅点以为转录因子是基因表达的引擎，经过开启和封闭基因来触发这些变更。但是，这项新的研讨提醒了完整分歧的器械。相干研讨成果于2019年11月6日在线揭橥在Nature期刊上， 论文题目为“Dynamic lineage priming is driven via direct enhancer regulation by ERK”。

胚胎干细胞在停止分化，图片来自University of Copenhagen。 论文通信作者、哥本哈根年夜学诺和诺德基金会生物学中间团队担任人Joshua Brickman传授说明道，“我们以前以为转录因子会驱动决议基因能否表达并随后翻译成响应卵白的进程。我们的新成果标明转录因子能够更相似于细胞的记忆。只需转录因子联合到一个基因上，这个基因就可以被读取（开启），然则细胞接纳到的内部旌旗灯号似乎决议了这个基因是开启照样封闭。一旦转录因子消逝，细胞就不再可以回到它们的终点。”

细胞若何从一种形态迟缓成长到另一种形态是懂得多细胞生物中细胞行动的症结。研讨的迷信家们以为这至关主要，这就是为什么他们不时测验考试完美技巧，将人体中最根本的细胞发育为各类特定类型的细胞，这些特定类型的细胞可以用于各类用处，比方再生受损的组织。但是，到今朝为止，研讨让细胞切换身份所需的旌旗灯号十分艰苦，这是由于要使培育皿中的一切细胞同时做统一件事长短常艰苦的。

以卵白为中间的不雅点

这些研讨人员开辟了一种干细胞模子来模仿细胞对旌旗灯号的反响，并初次应用它准确肯定基因在呼应中的旌旗灯号时开启和封闭所触及的事情的次序。他们可以描绘基因是若何开启和封闭的，以及在什么情形下细胞可以朝某个偏向发育，但随后可以选择前往到终点。

这项研讨的一部门触及应用先辈的质谱技巧测量细胞中的卵白若何经过磷酸化加以润饰，这种技巧是经过与诺和诺德基金会卵白研讨中间的Jesper Olsen团队的主要协作而取得的。它使得这些研讨人员可以对细胞中的单个卵白若何对外界旌旗灯号作出反响停止共同的深入描绘。

旧迷信成绩的新谜底

这些成果令人诧异。虽然以前无法像这项新的研讨那样精确地测量细胞转录进程的产生次序，然则传统不雅点是转录因子作为开启-封闭开关关于启动单个基因的转录至关主要。然则，关于胚胎和潜在其他类型的细胞，情形就分歧了。

论文第一作者、哥本哈根年夜学诺和诺德基金会生物学中间助理传授William Hamilton说明道，“转录因子依然是症结旌旗灯号，但并不像先前所以为的那样驱动这种进程。一旦它们在那边存在，基因就被读取，而且在基因被读取后，它们会待一段工夫。当它们分开时，基因可被读取的窗口被再次封闭。你可以将这与飞机经由时在天空中看到的蒸气般的轨迹停止比拟。它们彷徨了一段工夫，但又渐渐消逝了。”

这一发明是最主要的根底常识，它改动了分子生物学的根本假定。关于研讨和癌症生物学的迷信家们而言，这些新成果尤其主要。他们供给了关于细胞若何发育、介入发育的门路若何决议细胞何时产生变更以及何时达到不归路的新见地。这些门路也被发明在癌症中常常产生渐变，而且这项新研讨中的成果关于研讨恶性发生将具有主要意义。

Brickman总结道，“在这个研讨项目中，我们侧重存眷FGF（成纤维细胞发展因子）-ERK（细胞外旌旗灯号调理激酶）旌旗灯号通路，这是一个从细胞外表受体到细胞核内DNA的旌旗灯号通路。这个通路在很多类型的癌症中产生功效掉调，是以，我们愿望这项新研讨中的很多数据将有助于懂得癌症生物学的各个方面，为开辟特异性地靶向癌细胞中这一旌旗灯号通路的新办法指明偏向。”（100医药网 100yiyao.com）

参考材料：

1.William B. Hamilton et al, , Nature (2019). DOI: 10.1038/s41586-019-1732-z

2.Researchers discover how cells know their future and forget their past

https://phys.org/news/2019-11-cells-future.html