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PNAS:新发现!关闭基因组中“垃圾DNA“的表达或能促进游离干细胞转化为神经元!

来源:本站原创 2020-07-17 08:39

2020年7月16日 讯 /生物谷BIOON/ --对机体中的每个细胞来说都有一个时刻,其都必须决定自己余生要做的事情;近日,一项刊登在国际杂志PNAS上的研究报告中,来自美国国家神经性疾病和卒中研究所等机构的科学家们通过研究首次发现,曾经被认为是“垃圾DNA”的古老病毒基因或许在这一过程中扮演着关键角色,这项研究中,研究人员描述了一系列临床前实验,其揭示了一些嵌入到12号和19号染色体中的人类内源性逆转录病毒(HERV-K)基因是如何帮助控制人类干细胞分化或成熟为在神经系统中连接的数以万亿计的神经元细胞的。

图片来源:Nath lab, NIH/NINDS

在进化过程中,人类基因组会吸收成千上万个人类内源性逆转录病毒基因,所造成的结果就是,人类染色体上大约8%的DNA中包含有这些基因的残留物,尽管这些基因一度被认为是不活跃(垃圾DNA)的,但最近研究结果表明,这些基因或许参与到了人类胚胎的发育、某些肿瘤的生长和多发性硬化症发病期间的神经损伤过程中。此前研究者通过研究发现,肌萎缩侧索硬化症(ALS)或许与HERV-K基因的激活有关,而本文研究中,研究者则表示,该基因的失活或会促进游离的干细胞转化为神经元细胞。

研究者对采集自NIH临床中心健康志愿者体内的血细胞进行实验,通过对这些细胞进行遗传修饰来使其转化为诱导多能干细胞(能转化为机体中任何类型的细胞),让研究者意想不到的是,他们发现,这些干细胞表面排列着高水平的HERV-K,而病毒常常会利用一种名为亚型HML-2的包膜蛋白来吸附并感染宿主细胞,在经过两轮“鸡尾酒”混合制剂治疗后,这些蛋白质就会逐渐消失。第一轮治疗会推动细胞进入中间状态-神经干细胞状态,随后第二轮治疗就会推动细胞转化称为神经元细胞。

随后研究人员通过关闭干细胞中的HERV-K、HML-2基因或利用抵御HML-2蛋白的抗体来治疗细胞加快游离干细胞转化为神经元细胞的过程。相比之下,通过人为给予细胞过载安装HML-2基因就能减缓神经分化,最终研究者发现,干细胞表面的HML-2与另外一种名为CD98HC的免疫细胞蛋白之间的相互作用或能通过诱发一种控制细胞生长和肿瘤的内在化学反应来抑制细胞的分化,下一步,研究人员还将继续深入研究来揭示HERV-K基因如何塑造神经系统中的布线。(生物谷Bioon.com)

原始出处:

Wang, T. et al., Regulation of stem cell function and neuronal differentiation by HERV-K via mTOR pathway, PNAS (2020). DOI:10.1073/pnas.2002427117

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