Nat Genet：揭秘“先锋”蛋白因子如何将干细胞转化为胚胎器官？
来源：本站原创 2020-04-02 18:06
2020年4月2日 讯 /生物谷BIOON/ --近日，一项刊登在国际杂志Nature Genetics上的研究报告中，来自宾夕法尼亚大学等机构的科学家们通过研究发现，在每个细胞的早期阶段，名为FoxA2的关键蛋白或能与染色体蛋白和DNA结合，从而打开基因激活的“闸门”；相关研究发现有望帮助阐明胚胎干细胞分化发育为机体器官的分子奥秘。图片来源：CC0 Pub
2020年4月2日 讯 /生物谷BIOON/ --近日，一项刊登在国际杂志Nature Genetics上的研究报告中，来自宾夕法尼亚大学等机构的科学家们通过研究发现，在每个细胞的早期阶段，名为FoxA2的关键蛋白或能与染色体蛋白和DNA结合，从而打开基因激活的“闸门”；相关研究发现有望帮助阐明胚胎干细胞分化发育为机体器官的分子奥秘。
图片来源：CC0 Public Domain
在胚胎发育的头两周内，分子信号会开始指示胚胎干细胞在体内生成什么样的器官，比如肝脏或胰腺，这是一种复杂的精细化过程，其由所谓的“先锋”转录因子所引导，这些转录因子能进入到每个细胞内紧密排列的DNA中，这样其它特殊的蛋白质就能进入并激活必要的基因进行表达，然而，截至目前为止，研究人员并不清楚这些“先锋”转录因子到底是如何打开DNA的。
研究者Kenneth S. Zaret表示，如今我们揭示了先锋因子FoxA2抓住组蛋白并暴露DNA区域的分子机制，这或许就能允许其他特殊的调节性蛋白质进入到DNA中，并激活沉默基因网络从而导致内部器官的形成。几十年来，研究人员一直在研究试图揭开这一过程，他们致力于开发新型的细胞用于移植并且试图开发新型的组织修复技术从而来治疗诸如肝脏或心脏疾病等常见问题。
了解了早期戒断调节基因蛋白的工作原理或有望帮助科学家们在临床研究和治疗过程更好地理解如何控制细胞发育的过程；2002年研究人员发现了先锋因子，随后他们深入研究揭示了先锋因子的功能及其在胚胎发育中所扮演的关键角色，这项研究中，研究人员首先利用体外遗传技术来调查当FoxA与DNA相互作用时FoxA与染色体蛋白（组蛋白）的互作机制，他们发现，FoxA蛋白的一小片段对于蛋白质在染色质纤维上开口非常必要。
随后研究人员对小鼠模型进行研究，他们剔除了小鼠机体中相同的序列来观察是否这些改变会影响胚胎发育，结果发现，移除这些关键的氨基酸标记后就能明显损伤胚胎发育，引发器官畸形（包括大脑和心脏）并导致小鼠发生死亡。研究者Zaret说道，这种非常少的蛋白质剔除/缺失或会产生非常深远的影响，这与我们在体内研究观察到的情况是一致的，这就让我们非常惊讶了。
后期研究者还将调查FoxA和其它先锋因子从而阐明其如何开启染色质并与组蛋白相互作用（以FoxA的方式或其它方式）；最后研究者表示，基于当前研究结果，后期他们还将研究其它拥有这种行为的特殊蛋白，如今研究者知道FoxA2并不会单独作用于内胚层来制造器官，他们正在进行深入研究来更好地理解不同的先锋因子在胚胎器官发育中所扮演的关键角色。（生物谷Bioon.com）
原始出处：
Iwafuchi, M., Cuesta, I., Donahue, G. et al. Gene network transitions in embryos depend upon interactions between a pioneer transcription factor and core histones. Nat Genet (2020). doi：10.1038/s41588-020-0591-8
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