近日，細(xì)胞生物學(xué)雜志Journal of Cell Biology發(fā)表了健康所荊清課題組題為“Heterochromatin protein 1 promotes self-renewal and triggers regenerative proliferation in adult stem cells”的研究結(jié)果。該研究揭示了染色質(zhì)相關(guān)蛋白在渦蟲成體干細(xì)胞調(diào)控及再生過(guò)程中的重要作用及機(jī)制。
淡水渦蟲（Planarian）被切割后，身體的一部分依然能再生出一個(gè)完整的渦蟲。其強(qiáng)大的再生能力依賴于體內(nèi)豐富的成體干細(xì)胞（約占總細(xì)胞數(shù)目的25%）。渦蟲是zui簡(jiǎn)單的三胚層起源的生物，超過(guò)80%的基因與高等生物同源，相關(guān)研究對(duì)于理解高等生物的干細(xì)胞調(diào)控，及神經(jīng)、肌肉、生殖、腸道等系統(tǒng)的再生機(jī)理有重要意義。近年來(lái)，渦蟲基因組測(cè)序基本完成，RNAi篩選為基因功能研究提供了工具，但其再生中的表觀遺傳學(xué)調(diào)控機(jī)理并不清楚。
研究組引進(jìn)了通用的地中海渦蟲（Schmidtea mediterranea）單克隆品系，發(fā)展并完善了渦蟲研究平臺(tái)，形成了一定的研究特色。博士研究生曾安等結(jié)合RNAi篩選等技術(shù)，系統(tǒng)地開展了成體干細(xì)胞介導(dǎo)再生過(guò)程中染色質(zhì)調(diào)節(jié)機(jī)制的研究。通過(guò)克隆并篩選205個(gè)染色質(zhì)相關(guān)蛋白，研究人員發(fā)現(xiàn)，至少有12個(gè)染色質(zhì)相關(guān)基因參與調(diào)節(jié)渦蟲再生過(guò)程。有趣的是，渦蟲的HP1（Heterochromatin protein 1）同源基因HP1-1特異性地表達(dá)在渦蟲成體干細(xì)胞中，對(duì)再生過(guò)程中新生芽基（Blastema）的長(zhǎng)成是必需的。當(dāng)HP1-1被敲低后，干細(xì)胞自我更新受到抑制并導(dǎo)致其過(guò)早分化。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)在渦蟲受到損傷時(shí)，HP1-1與介導(dǎo)基因轉(zhuǎn)錄延伸（Transcription elongation）的FACT復(fù)合體互作，上調(diào)增殖相關(guān)基因Mcm5的表達(dá)，從而促進(jìn)損傷后渦蟲成體干細(xì)胞的增殖反應(yīng)，并起始再生過(guò)程中芽基形成。通過(guò)研究組建立的渦蟲特異性抗體、芯片及染色質(zhì)免疫沉淀（ChIP）等實(shí)驗(yàn)手段，揭示了表觀遺傳學(xué)調(diào)控渦蟲再生的機(jī)理，并闡明了HP1-1調(diào)控干細(xì)胞行為的細(xì)胞及分子生物學(xué)基礎(chǔ)，為深入研究表觀遺傳機(jī)制調(diào)控成體干細(xì)胞及再生提供了新的切入點(diǎn)。曾安同學(xué)因該研究而獲得2012年Keystone symposium干細(xì)胞年會(huì)授予的Future of Science Fund scholarship。
該研究由國(guó)家自然科學(xué)基金、*重大科學(xué)研究計(jì)劃及*資助完成。
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