Nature子刊揭示干細胞表觀遺傳調控新機制

　　對基因組序列略加修飾在多能干細胞轉化為各種分化細胞類型中起至關重要的作用。來自德國慕尼黑大學(LMU)的一個研究小組現在鑒別出了負責一種修飾的因子。

　　每個細胞中都包含有存儲遺傳信息，這些信息編碼在構成DNA的堿基序列中。然而，在特定的細胞類型中實際上只有部分的信息得到利用。堿基序列為蛋白質合成提供了藍圖，而疊加在堿基序列上的第二層信息在某種程度上決定了哪些基因得到活化及關閉。這種所謂的表觀遺傳水平上的控制是基于將一些簡單的化學標簽以大體可逆的方式、局部添加到基因組中的特定核苷酸上。這一系統在基因活性調控中起重要作用，使得分化細胞類型選擇性表達不同的功能。

　　這解釋了為什么這樣的DNA修飾在干細胞分化中起著重要的作用。“人們在干細胞的基因組中發現了一些不同尋常的堿基，它們由已知DNA構件發生靶向性化學修飾而生成。這些‘非標準性’的堿基被認為對決定特定干細胞系衍生的分化細胞類型起重要作用，“慕尼黑大學化學系教授Thomas Carell說。迄今為止發現的所有非常規的堿基都是源自同一種標準堿基——胞嘧啶。在早先的研究中，Carell和他的研究小證實Tet酶總是參與它們的合成。Tet酶通過氧化胞嘧啶堿基調控了基因的活性。

　　現在，Carell和同事們第一次證實除胞嘧啶之外，在小鼠的胚胎干細胞中還有一種堿基發生了修飾。并且，Tet也在此處起作用。“在干細胞發育為特化組織的過程中，屬于這一Tet家族的一些酶也催化了胸腺嘧啶堿基，我們借助于以質譜法為基礎的高度敏感分析方法證實了這一點。過去認為這一反應的產物5-羥甲基尿嘧啶（5-hydroxymethyluracil）是通過不同的信號通路合成，現在的結果表明這種觀點是錯誤的，”Carell說。

　　目前尚不清楚5-羥甲基尿嘧啶的確切功能。利用一種創新的方法來鑒別能夠結合并“閱讀”這些化學標記的因子，Carell和同事們證實干細胞中包含有一些識別hydroxymethyluracil的特殊蛋白，由此促成了對這些細胞中基因活性的調控。“我們希望這些新認識將使調控干細胞的分化變為可能，由此促使它們生成特殊的細胞類型。如果有一天我們能夠用干細胞群生成所需的分化細胞，以此再生出完整的器官，將會是多么美好啊，”Carell說。