干细胞可以治疗多种疾病,但是干细胞不是永久性的状态,会经过分化变成其他细胞发挥特定的作用。科学家就怎样阻止干细胞分化做了诸多研究。 近日,科学家们发现了一种新的蛋白质复合物,可以阻止干细胞分化,使它们保持无限的潜力。这个名为GBAF的新综合体可以为再生医学提供未来目标。
胚胎干细胞(ESCs)是充满潜力的定义,因为它们可以成为体内任何类型的细胞。一旦他们开始走向某种组织的特定路径,他们就失去了无限的潜力。科学家一直试图了解为什么以及如何发生这种情况,以便创造再生疗法,例如,可以诱导一个人自己的细胞来替换受损或患病的器官。
来自Salk研究所的科学家们发现了一种新的蛋白质复合物,可以阻止干细胞分化,使它们保持无限的潜力。新的复合体,称为GBAF,并于2018年12月3日在NatureCommunications中详细介绍,可成为未来再生医学一个目标。
“该项目最初是对胚胎干细胞多能性的探索,这种特性使胚胎干细胞成为体内所有不同的细胞类型,”Salk分子与细胞生物学实验室助理教授,这篇论文通讯作者DianaHargreaves说。“了解各种基因如何控制干细胞多能性是非常重要的,因此找到一种以前未知的蛋白质复合物起着如此重要的调节作用是非常令人兴奋的。”
身体中的每个细胞都具有相同的DNA集,其中包含制作每种可能的细胞类型的说明。大蛋白复合物(称为染色质重塑)团队激活或沉默基因,将胚胎干细胞引导至特定分化路径。这些蛋白质复合物含有不同的亚基,它们的组合改变了DNA的物理形状,并决定了哪些基因可以被接近以指导细胞分化成各种细胞,例如肺细胞或大脑细胞。
Diana Hargreaves的团队想要更好地理解这些亚基如何结合在一起以及特定亚基如何决定复杂的功能。因此,他们转向了一种叫做BRD9的蛋白质,这种蛋白质与BAF染色质重塑家族有关,并被怀疑是一个亚基。该团队将BRD9的化学抑制剂应用于胚胎干细胞培养皿,并进行了一系列实验,以全面分析细胞的多能性与BAF复合物活性的变化。
该小组惊讶地发现BRD9可以抑制胚胎干细胞的发育。当BRD9起作用时,细胞保持其多能性,而当其活性受到抑制时,细胞开始进入下一个发育阶段。确定哪些BAF复合物在细胞中发挥作用的进一步工作揭示了另一个惊喜:BRD9是一个尚未知的BAF复合物的一部分。
“对我而言,我们研究中最令人兴奋的事实是我们在胚胎干细胞中发现了一种新的BAF复合物,” Salk研究助理和该论文的第一作者Jovylyn Gatchalian说。
补充说:“我们对这项工作的看法是,BAF复合体的个体变异水平存在生化多样性,可以实现更大的调节控制。了解该控制的复杂性将成为任何再生疗法的关键。”
参考文献
Jovylyn Gatchalian,Shivani Malik, Josephine Ho, Dong-Sung Lee, Timothy W. R. Kelso, Maxim N.Shokhirev, Jesse R. Dixon, Diana C. Hargreaves. A non-canonicalBRD9-containing BAF chromatin remodeling complex regulates naive pluripotencyin mouse embryonic stem cells. Nature Communications, 2018 Dec3;9(1):5139. doi: 10.1038/s41467-018-07528-9.