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eLife解读!干细胞如何选择自己的“职业”在机体中发挥作用?

来源:本站原创 2020-11-06 23:36

2020年11月7日 讯 /生物谷BIOON/ --“你长大后想做什么?”,这个问题似乎每个孩子都会被问到,个别孩子可能会回答我相当医生或者宇航员,但大多数孩子可能会微笑着耸耸肩,但是,早在孩子理解选择自己人生道路或概念之前(实际上当其还是胚胎时),其自身的干细胞或许也会问同样的问题,在某些时候,每个干细胞都会决定自己长大后的命运,而这些决定是任何生物体发育的关键时刻。

日前,一项刊登在国际杂志eLife上题为“Bimodal function of chromatin remodeler Hmga1 in neural crest induction and Wnt-dependent emigration”的研究报告中,来自加州理工学院等机构的科学家们通过研究重点分析了一类特殊的干细胞群体—神经嵴(neural crest),其会沿着生物体的头尾轴分布,这些细胞能分化为心肌、部分面部骨骼和其它类型的组织,这项研究中,研究人员利用鸡胚进行研究揭示了Hmga1基因如何帮助早期胚胎形成神经嵴细胞。

图片来源:Gandhi et al.,eLife, 2020

发育中胚胎的每个细胞都含有生物体一套完整的基因组,而基因组则是构建和维持整个生物体功能的完整说明书,在这本说明书中有一章关于基因的章节。细胞会根据其选择来遵循特定的程序和过程,Hmga1基因所编码的HMGA1蛋白就能帮助细胞开启这些细胞过程,并根据需要来开启或关闭多个基因的表达,研究者发现,HMGA1蛋白在胚胎发育的不同阶段发挥着两种独特的作用。首先,HMGA1对于控制Pax7基因的表达非常重要,而Pax7基因则对于形成神经嵴细胞非常重要,如果没有该基因的话,细胞就会转化为中枢神经系统细胞。

当神经嵴细胞形成后,其就会从其起源的身体中心线迁移到胚胎的其它部位,比如心脏和面部等,这项最新研究中,研究者发现,HMGA1蛋白还能调节Wnt1基因,该基因能控制神经嵴细胞从神经管中正确分离出来并开启发生迁移的能力。因此,HMGA1蛋白在干细胞中拥有双重作用,其既能协调神经嵴细胞的形成,又能开启神经嵴的迁移;有意思的是,Hmga1基因是健康的胚胎发育所需要的,而该基因还参与到了诸如黑色素瘤和神经母细胞瘤等癌症的发生中,许多在发育中被开启的基因在癌症中都会以一种不正常的方式被重新部署,如今研究者观察到,神经嵴细胞转变为迁移性细胞的过程实际上与癌细胞发生转移类似。

研究者Bronner指出,当这些事情出错时,个体在出生时就会出现缺陷,然而胚胎是一个高度自我组装的系统,当然研究诸如HMGA1蛋白等因子也让研究人员非常兴奋,因为早期阶段这些因子的小型突变或许就足以改变个体未来成年后机体的平衡并会诱发很多疾病。研究者认为,胚胎能够进化出一种特殊方法,利用相同的基因来发挥两种不同的功能,而这两种功能对于神经嵴的发育是非常重要的。后期研究人员还将继续深入研究探索干细胞发挥自己功能的分子机制。(生物谷Bioon.com)

参考资料:

【1】Shashank Gandhi, Erica J Hutchins, Krystyna Maruszko, et al. Bimodal function of chromatin remodeler Hmga1 in neural crest induction and Wnt-dependent emigrationeLife (2020). DOI:10.7554/eLife.57779

【2】How stem cells choose their careers

by Lori Dajose, California Institute of Technology

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