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H3K9甲基化----细胞命运的壁垒

已有 3810 次阅读 2019-2-22 15:42 |系统分类:科研笔记

在诺大的一个地球上,人类是唯一的一种智慧生物,“生物”使我们必须面对自己的命运:一旦出生就会不可避免的一路走向衰老和死亡;“智慧”却使我们无法屈从于自己的命运,古往今来无数的人都在梦想返老还童,扭转自己的命运。到目前为止,个体意义上的返老还童还仍旧是一个梦想,但细胞水平的返老还童却已经实现,这就是获得了2012年诺奖的iPS技术「1」。

iPS技术通过引入特定的基因(主要是Oct4Sox2c-MycKlf4四个基因),可以把“已经成年的细胞”,我们称它们为“体细胞”,重新诱导成为“baby细胞”,我们称之为“胚胎干细胞”。如果说我们从一个受精卵一直发育到一个成人的过程是一个严密的受基因调控的程序的话,那么iPS技术就是对这个过程进行了重新编程。

但是说起来容易做起来难,这个重编程过程是一个非常艰辛的过程,无数细胞会中道崩卒,也有无数细胞会走入歧途,甚至有一些细胞会奇葩的歇在中途不往前走了,真正能够到达终点的一开始还不到1%。为了提高效率,让更多的细胞到达真正的终点,必须深入的了解重编程过程的机理,这样才能有的放矢的进行改进。

在这个时候那群奇葩的“歇在中途”的细胞就提供了一个奇异的切入点,了解它们为什么停以及如何让它们继续走下去,是一个研究机理提高效率的好办法。

首先,我们把它们从其他细胞中分离了出来,还给它们起了一个名字:pre-iPSCs(前-诱导多能性干细胞),然后发现它们与真正的iPSCs又相同又不同,相同的是它们长得挺像,都能在实验室里几乎无限的传代,而且它们也能想真正的iPSCs那样分化成“成年细胞”,也就是体细胞。不同的是,pre-iPSCs不表达胚胎干细胞和iPSCs都共同表达的多能性核心基因,这些基因定义了一个细胞是还是不是胚胎干细胞。

然后我们发现往pre-iPSCs的培养环境里加入骨形成蛋白4BMP4),它们中的很大一部分就会乖乖往前走变成真正的iPSCs。然后我们发现前面所提到的多能性核心基因在pre-iPSCsH3K9甲基化的程度比胚胎干细胞和iPSCs都要高,而控制H3K9甲基化的H3K9甲基转移酶正好是BMP4的下游靶标「2」。“bingo!”原来在重编程过程中起阻碍作用的就是H3K9甲基化啊!




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