了解細(xì)胞轉(zhuǎn)分化的關(guān)鍵

一個特化的細(xì)胞如何改變自己的身份？zui近，上海雙博生物科技有限公司的一個研究小組，調(diào)查了這一現(xiàn)象（被稱為轉(zhuǎn)分化，transdifferentiation，一種類型分化的細(xì)胞轉(zhuǎn)變成為另一種類型的分化細(xì)胞的現(xiàn)象）的一個*有效的自然例子。一些細(xì)胞通過這一過程失去了它們的特性并獲得了一個新的身份，該過程可能更普遍地與脊椎動物的組織或器官再生有關(guān)，并且對再生醫(yī)學(xué)來說，是一種有前途的研究途徑。本研究發(fā)現(xiàn)了這一轉(zhuǎn)化過程相關(guān)表觀遺傳學(xué)因素的作用，強(qiáng)調(diào)了這一過程的動態(tài)性，并指出了有效轉(zhuǎn)分化的關(guān)鍵機(jī)制。

我們的身體是由許多細(xì)胞構(gòu)成，這些細(xì)胞在發(fā)育期間獲得特性，在每個器官中實(shí)現(xiàn)的功能：我們稱它們?yōu)榉只?xì)胞。一般細(xì)胞會保持它們的特異性，直到死去，但是有研究證明，一些細(xì)胞能改變狀態(tài)，并獲得新的功能。這很罕見，但是存在于許多物種中，被稱為“轉(zhuǎn)分化（transdifferentiation）”。

該研究小組在秀麗隱桿線蟲（C. elegans，一種透明的小線蟲）中研究了這一過程，在其體內(nèi)一個直腸細(xì)胞自然轉(zhuǎn)變?yōu)檫\(yùn)動神經(jīng)元。這種轉(zhuǎn)化——從一種細(xì)胞類型到另外一種——發(fā)生而沒有細(xì)胞分裂，是通過一系列定義良好的步驟，這些步驟總是導(dǎo)致相同的結(jié)果。研究人員調(diào)查了使這一轉(zhuǎn)化過程如此穩(wěn)定的因素。

該研究小組已經(jīng)闡明了幾個轉(zhuǎn)錄因子在這一轉(zhuǎn)分化過程中的作用。但是，這些新的研究結(jié)果展現(xiàn)了可調(diào)節(jié)基因表達(dá)的所謂“表觀遺傳學(xué)”因素的作用。兩個蛋白復(fù)合物參與了這一機(jī)制。這些酶作用于一個組蛋白，當(dāng)一個突變改變它們的行為時，轉(zhuǎn)分化就停止，直腸細(xì)胞不再轉(zhuǎn)化成神經(jīng)元。

研究人員觀察到，這兩個復(fù)合物以不同的步驟起作用，它們的作用可能變?yōu)椋c它們相關(guān)的轉(zhuǎn)錄因子的功能。這些結(jié)果強(qiáng)調(diào)了正確步驟鏈對于這些分子的重要性：轉(zhuǎn)分化機(jī)制的動態(tài)性是其穩(wěn)定性的必要條件。

在這一生物過程中，遺傳學(xué)和表觀遺傳學(xué)因素各自起什么作用，是一個激烈爭論的主題。這項(xiàng)工作表明，這些因素中的每一個如何在轉(zhuǎn)分化中起作用：轉(zhuǎn)錄因子負(fù)責(zé)起始反應(yīng)，而表觀遺傳學(xué)因素則保證恒定的結(jié)果。研究還進(jìn)一步表明，在“正常”條件下，表觀遺傳學(xué)因素是偶然的，但是當(dāng)存在環(huán)境壓力時，它們是*的。所以，對于增大這一機(jī)制的有效性，并確保面臨外部變化時仍然保持穩(wěn)定而言，表觀遺傳學(xué)因素起著至關(guān)重要的作用。

轉(zhuǎn)分化是一種了解甚少的現(xiàn)象。它可能與我們在一些生物中所觀察到的器官再生有關(guān)，例如蠑螈，能夠在受傷后重建自己的眼透鏡。這些結(jié)果帶來新的關(guān)鍵信息，可幫助我們了解如何控制這一過程，并可能為有前景的治療方法打開一條途徑，特別是再生醫(yī)學(xué)領(lǐng)域。