《Science》文章傾覆“細胞分裂”基因表達理論

　　在細胞分裂之前，染色體閑散地分布在細胞核內。細胞分裂期間，染色體則開始縮短變粗，通過壓縮，此時的染色體比之前致密數千倍。因此，人們長期以來一直認為分裂期基因是“沉默的”，不會被轉錄成蛋白質或調控分子。但是，這就留下一個問題：細胞分裂結束后，基因們又是如何被重新激活的？

　　“我們解答這個問題的目標是探索分裂后細胞身份的控制和如何把細胞身份調控應用于細胞重編程，例如，阻止癌細胞復制或細胞工程改造，”文章通訊作者、賓州再生醫學研究所所長、細胞和發育生物學系教授Joseph Leidy說。“我們知道，人體內大約有200種不同類型的細胞，決定它們是皮膚細胞、神經細胞還是心肌細胞的是一套‘細胞身份’基因。”

　　過去這方面研究也試圖尋找干預細胞命運的最佳時機。本文的出發點是細胞如何讓“安靜”的基因狀態轉變為全面激活狀態，并及時開啟整個細胞的身份調制。

　　文章一作博士生Katherine C. Palozola找到了一種檢測分化中活細胞基因活性檢查的新方法。

　　她標記人類肝臟細胞系的尿嘧啶（FITC-UTP labeling），然后就觀察到了細胞復制時仍在活躍的基因。

　　“我們非常驚訝的發現，雖然細胞分裂過程中染色體非常緊致，那些調節分子都埋在其中，曾被認為不可能轉錄。但結果是仍有一些基因以較低水平正在表達，”Palozola說。

　　Palozola發現大部分基因以及它們附近的啟動子基因仍然活躍。她還發現細胞如何從細胞分裂中醒來，然后回憶開始“它們是誰”，最終位于基因之外的增強子序列驅動了細胞分化。

　　據費城兒童醫院Gerd Blobel實驗室之前報道，增強子在分裂期是“小睡”狀態，大約睡30分鐘，在細胞分裂周期后迅速完全清醒。

　　Zaret說：“現在我們發現了致密的染色體內基因也在不斷表達，讓人不得不把以前有關基因調控的基本認識統統丟到窗外。我們了解到，細胞如何通過基因表達，在分裂期保持身份，啟動子的作用可能需要被重新重視起來。希望這項新認識能有助于我們在醫療和生物技術領域創造新細胞和新組織。”