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研究发现蛋白质浓度的时间波动或能决定胚胎干细胞所转变的细胞类型

       蛋白质浓度的时间变化如何影响生物学,这是一个生物学家们最近才开始研究解决的问题,而且越来越多的研究结果表明,特定蛋白质数量的随机时间变化在生物学过程中起着直接而且重要的角色。

       近日,一项刊登在国际杂志Molecular Systems Biology上的研究报告中,来自瑞士洛桑联邦理工学院等机构的科学家们通过研究发现,蛋白质浓度的时间波动或能决定胚胎干细胞所转变的细胞类型。

       研究者对两种名为SOX2和OCT4的重要转录因子进行研究,这两种转录因子的水平在胚胎干细胞中会随着时间的改变而发生改变,其对于胚胎干细胞的自我更新及分化为特定细胞类型都非常重要。
       为了监测转录因子的时间波动,研究人员进行了非常复杂的基因工程操作,在一条胚胎干细胞线上制造了5个敲入的“报告”基因(reporter genes),这些是附在相关基因附近的基因,当细胞中靶向基因被表达时,其就会产生可见信号,比如荧光,随后当其产生相应蛋白时其就会“报告”。
       利用这种方法,研究人员就能在活体细胞中随着时间延续来监测SOX2和OCT4的波动情况,同时还能阐明这些波动如何影响胚胎干细胞的命运。研究者发现,上述任意一种转录因子水平的小变化都会影响细胞的命运,但仅在细胞生长的G1阶段,增加SOX2的水平似乎会将胚胎干细胞推向神经元型细胞分化方向,而提高OCT4的水平则会强烈地将细胞转向分化为神经元细胞和非神经元细胞,其中的原因就是,较高的OCT4水平会增加分化因子对细胞染色质的可及性。
       最后由于转录因子浓度的波动在很大程度上由基因表达级联的内在随机性所驱动,这或许为我们改变细胞命运从而达到治疗目的的能力设定了基本的限制,后期研究中研究人员还将继续深入研究来确定这些波动是否能够被部分所抑制,从而减缓其对控制胚胎干细胞命运的影响。
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