Nature子刊:iPS重编程机制的新进展

2013-2-17 00:00 来源: 生物通
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  成熟细胞能够被重编程为多功能细胞,重新获得分裂并分化成为特定类型细胞的能力。这样的多功能细胞被称为诱导多功能干细胞(iPSC),是干细胞研究领域的重要里程碑,不过人们还并不完全了解重编程背后的许多生化过程。

  已知表达Oct4、Sox2、Klf4和c-Myc1, 2可以将已分化细胞重编程为多功能干细胞,其中Oct4在重编程过程中起着至关重要的作用,只有它不能被同家族的其他成员替代。欧洲分子生物学实验室 EMBL和马普分子生物医学研究所的科学家们对此展开了研究,他们解析了Oct4特殊链接序列的3D结构,分析了该因子引发大量表观遗传学改变的机制。这项研究于二月四日发表在Nature Cell Biology杂志上,加深了人们对细胞重编程的了解,为其在再生医学和药物研发领域的医疗应用奠定了基础。

  转录因子Oct4是与DNA结合的蛋白,控制着许多参与细胞重编程的基因。现在,研究人员用高强度的X射线,解析了Oct4的晶体结构,特别是Oct4两个 DNA结合元件之间的链接序列。“我们在十多年前就注意到这个独特的链接区,因此我们非常高兴能够首次揭示这一区域在iPS重编程中的作用,”领导这项研究的Matthias Wilmanns说。

  研究显示Oct4两个DNA结合域间的链接形成α-螺旋并且暴露在蛋白表面,这与链接区松散的Oct1不同。研究人员指出,这一链接区域负责招募其他关键蛋白到达Oct4所靶标的基因,没有它们iPS重编程就无法完成。

  为验证这一理论,研究人员向Oct4链接区引入点突变,发现这只影响了Oct4的重编程活性,却没有影响它的其他基本特性。研究显示,Oct4的链接区域是蛋白相互作用的界面,负责招募关键表观遗传学调节子到Oct4靶标的基因。

  “我们的研究展示了Oct4的独特结构及其对iPS重编程的重要性。这是了解细胞重编程机制的重要进步,这项发现有助于药物研发和组织工程领域的新应用。” 马普分子生物医学研究所的Hans Schöler说。

  研究人员计划深入研究,揭示在多功能干细胞的重编程过程中,Oct4与其他相关蛋白元件一同作用的机制。