Cell子刊：调节心肌发育的关键蛋白

　　心肌可以说是我们身体中最勤奋的肌肉，如果没有它不断的、规律的跳动，我们的器官就会缺乏维持生命的营养物质。

　　然而，心脏是如何从胚胎中一层薄薄的细胞，长成为这一强大而重要的器官？在很大程度上仍然是未知的。

　　最近，西班牙巴塞罗那基因组调控中心（CRG）的研究人员，发现了一个独特的基因开关，似乎引导着干细胞，使它们发育成专门的心脏肌肉。

　　这项研究结果发表在最近的《Cell Stem Cell》杂志，可以帮助揭示先天性心脏病患者心脏缺陷的潜在原因。它们也可能带来在实验室中控制干细胞的新方法，使其生长为受损心脏患者的细胞修复包。延伸阅读斑马鱼帮助发现致命性心肌病治疗药物。

　　这项研究是由CRG表观遗传学家和西班牙加泰罗尼亚高等研究院（ICREA）研究教授Luciano Di Croce带领完成的，该研究小组发现了一种称为Mel18的蛋白，负责调节发育细胞中的DN A沉默的一部分细胞机制。

　　这种蛋白质在中胚层的一组胚胎干细胞中通常是活跃的，胚胎的中胚层可发育成为身体中所有的肌肉和红血细胞。

　　通过作用于一个被称为PRC1的蛋白质复合物——Polycomb蛋白复合物家族的一个成员，可改变染色体的结构，它能够沉默某些基因。这似乎使发育细胞进入一条途径，分化成专门的心肌细胞。

　　然而，研究人员发现，Mel18还有另一个意想不到的功能，可在中胚层中的心肌细胞开始发育时，打开特定的基因。同时，这种双重功能，似乎可引起健康心脏组织的生长。

　　据Di Croce博士介绍：“Mel18在胚胎干细胞中是高度表达的。在分化过程中，它的表达下降，而其同家族蛋白的表达上调。有趣的是，这是以一种细胞特有的方式发生的，这意味着，该家族的每个蛋白，似乎都负责一组细胞类型的分化。例如，Mel18在心肌细胞中居高不下，而它在神经元前体细胞中却不完全表达。虽然我们没有对此深入探讨，但一种可能是，Mel18在心肌细胞中的错误表达，是心脏缺陷或病症的原因。”

　　该研究小组在实验室培养的干细胞中进行了一系列的试验，连同基因测序技术，发现Mel18可结合关键基因并调节其转录。他们还发现， Mel18蛋白水平减少的中胚层细胞，也被阻止发育成功能性心肌细胞，，并且很少会跳动。

　　根据本文第一作者Lluís Morey博士介绍，这表明，Mel18缺乏可能涉及到某些心脏肌肉发育异常的心脏问题。

　　然而，之前在小鼠进行的研究表明，具有Mel18编码基因突变的动物，表面上发育出正常的心脏，但却在出生后不久死亡。

　　Di Croce博士说：“这需要进一步的研究。这可能是，Mel18的一些同家族蛋白，可以补偿早期发育过程中的Mel18不足。”

　　利用Mel18，有望使我们在实验室中，更容易利用诱导多能干细胞（或iPS细胞）培育出功能心脏细胞。通过将成人细胞恢复到一个更类似胚胎的状态，可避免胚胎的使用，因此可被视为一种丰富的细胞来源，用于研究或患者临床治疗。

　　该论文第一作者Morey博士，现在是迈阿密大学的助理教授，他说：“在未来，这可能为我们提供了一种有用的方法，将人类iPS细胞转换为心肌细胞。”