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Cell:重磅!代谢蛋白迁移会激活胚胎自己的基因组

来源:生物谷 2017-02-05 22:36


图片来自Cell, doi:10.1016/j.cell.2016.12.026

2017年2月5日/生物谷BIOON/---在一项新的研究中,来自美国加州大学洛杉矶分校伊莱和伊迪特-布罗德再生医学干细胞研究中心的研究人员发现为了激活哺乳动物胚胎的基因组,它需要迁移一组代谢蛋白。这些代谢蛋白在正常情形下是在细胞的线粒体中发现的。在小鼠胚胎受精大约两天后,它们迁移到含有DNA的细胞核中。相关研究结果近期发表在Cell期刊上,论文标题为“Nuclear Localization of Mitochondrial TCA Cycle Enzymes as a Critical Step in Mammalian Zygotic Genome Activation”。

在发育早期,哺乳动物胚胎(或者说合子)具有它需要生长和分裂所需的所有材料:卵细胞中含有的基因和蛋白。但是在发生一些细胞分裂后,这种合子需要激活它自己的基因组。科学家从没有完全理解这种转变是如何发生的。他们已知丙酮酸等某些代谢化合物是这种转变所需的,但是也已观察到在这个发育阶段,线粒体比较小,没有活性。在正常情形下,线粒体对丙酮酸进行加工,产生能量。

论文通信作者、加州大学洛杉矶分校布罗德研究所联席主任Utpal Banerjee教授和同事们通过在缺乏丙酮酸的培养皿中培养小鼠合子,证实丙酮酸是合子激活它们自己的基因组所必需的。此后,在小鼠胚胎和人胚胎中,他们利用多种方法确定了在一种被称作三羧酸循环(TCA cycle)的代谢过程中对丙酮酸进行加工的蛋白的位置。他们发现就在小鼠胚胎激活它自己的基因组之前,即两细胞阶段,这些三羧酸循环蛋白从线粒体迁移到细胞核。尽管在缺乏丙酮酸的培养皿中培养的小鼠细胞通常在两细胞阶段停止生长,但是他们能够通过加入三羧酸循环产生的一种代谢化合物来拯救这些细胞。在人胚胎中重复其中的一些实验,他们证实正当它的基因组被激活时(在六到八细胞阶段),这些代谢蛋白从线粒体迁移到细胞核。

代谢蛋白在早期胚胎发育中发挥的重要作用可能影响在未来对一些不育不孕症进行治疗。此外,研究人员假设具有类似于早期合子代谢性质的一些干细胞(包括癌干细胞)可能也需要迁移这些三羧酸循环蛋白。更好地理解这种迁移可能有助认识干细胞生物学特征和改变癌症疗法。(生物谷 Bioon.com)

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Nuclear Localization of Mitochondrial TCA Cycle Enzymes as a Critical Step in Mammalian Zygotic Genome Activation

Raghavendra Nagaraj, Mark S. Sharpley6, Fangtao Chi, Daniel Braas, Yonggang Zhou, Rachel Kim, Amander T. Clark, Utpal Banerjee

doi:10.1016/j.cell.2016.12.026

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