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了解细胞转分化的关键

日期:2014-08-20 00:00:00

一个特化的细胞如何改变自己的身份?最近,法国国家科研中心分子细胞及遗传学研究所的一个研究小组,调查了这一现象的一个100%有效的自然例子。一些细胞通过这一过程失去了它们的特性并获得了一个新的身份,该过程可能更普遍地与脊椎动物的组织或器官再生有关,并且对再生医学来说,是一种有前途的研究途径。本研究发现了这一转化过程相关表观遗传学因素的作用,强调了这一过程的动态性,并指出了有效转分化的关键机制。

大家的身体是由许多细胞构成,这些细胞在发育期间获得特性,在每个器官中实现精确的功能:大家称它们为分化细胞。一般细胞会保持它们的特异性,直到死去,但是有研究证明,一些细胞能改变状态,并获得新的功能。这很罕见,但是存在于许多物种中,被称为“转分化”。

该研究小组在秀丽隐杆线虫(C. elegans,一种透明的小线虫)中研究了这一过程,在其体内一个直肠细胞自然转变为运动神经元。这种转化——从一种细胞类型到另外一种——发生而没有细胞分裂,是通过一系列定义良好的步骤,这些步骤总是导致相同的结果。研究人员调查了使这一转化过程如此稳定的因素。

该研究小组已经阐明了几个转录因子在这一转分化过程中的作用。但是,这些新的研究结果展现了可调节基因表达的所谓“表观遗传学”因素的作用。两个蛋白复合物参与了这一机制。这些酶作用于一个组蛋白,当一个突变改变它们的行为时,转分化就停止,直肠细胞不再转化成神经元。

研究人员观察到,这两个复合物以不同的步骤起作用,它们的作用可能变为,与它们相关的转录因子的功能。这些结果强调了正确步骤链对于这些分子的重要性:转分化机制的动态性是其稳定性的必要条件。

在这一生物过程中,遗传学和表观遗传学因素各自起什么作用,是一个激烈争论的主题。这项工作表明,这些因素中的每一个如何在转分化中起作用:转录因子负责起始反应,而表观遗传学因素则保证恒定的结果。研究还进一步表明,在“正常”条件下,表观遗传学因素是偶然的,但是当存在环境压力时,它们是不可或缺的。所以,对于增大这一机制的有效性,并确保面临外部变化时仍然保持稳定而言,表观遗传学因素起着至关重要的作用。

转分化是一种了解甚少的现象。它可能与大家在一些生物中所观察到的器官再生有关,例如蝾螈,能够在受伤后重建自己的眼透镜。这些结果带来新的关键信息,可帮助大家了解如何控制这一过程,并可能为有前景的治疗方法打开一条途径,特别是再生医学领域。

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