Nature子刊揭示干细胞表观遗传调控新机制

　　对基因组序列略加修饰在多能干细胞转化为各种分化细胞类型中起至关重要的作用。来自德国慕尼黑大学(LMU)的一个研究小组现在鉴别出了负责一种修饰的因子。

　　每个细胞中都包含有存储遗传信息，这些信息编码在构成DNA的碱基序列中。然而，在特定的细胞类型中实际上只有部分的信息得到利用。碱基序列为蛋白质合成提供了蓝图，而叠加在碱基序列上的第二层信息在某种程度上决定了哪些基因得到活化及关闭。这种所谓的表观遗传水平上的控制是基于将一些简单的化学标签以大体可逆的方式、局部添加到基因组中的特定核苷酸上。这一系统在基因活性调控中起重要作用，使得分化细胞类型选择性表达不同的功能。

　　这解释了为什么这样的DNA修饰在干细胞分化中起着重要的作用。“人们在干细胞的基因组中发现了一些不同寻常的碱基，它们由已知DNA构件发生靶向性化学修饰而生成。这些‘非标准性’的碱基被认为对决定特定干细胞系衍生的分化细胞类型起重要作用，“慕尼黑大学化学系教授Thomas Carell说。迄今为止发现的所有非常规的碱基都是源自同一种标准碱基——胞嘧啶。在早先的研究中，Carell和他的研究小证实Tet酶总是参与它们的合成。Tet酶通过氧化胞嘧啶碱基调控了基因的活性。

　　现在，Carell和同事们第一次证实除胞嘧啶之外，在小鼠的胚胎干细胞中还有一种碱基发生了修饰。并且，Tet也在此处起作用。“在干细胞发育为特化组织的过程中，属于这一Tet家族的一些酶也催化了胸腺嘧啶碱基，我们借助于以质谱法为基础的高度敏感分析方法证实了这一点。过去认为这一反应的产物5-羟甲基尿嘧啶（5-hydroxymethyluracil）是通过不同的信号通路合成，现在的结果表明这种观点是错误的，”Carell说。

　　目前尚不清楚5-羟甲基尿嘧啶的确切功能。利用一种创新的方法来鉴别能够结合并“阅读”这些化学标记的因子，Carell和同事们证实干细胞中包含有一些识别hydroxymethyluracil的特殊蛋白，由此促成了对这些细胞中基因活性的调控。“我们希望这些新认识将使调控干细胞的分化变为可能，由此促使它们生成特殊的细胞类型。如果有一天我们能够用干细胞群生成所需的分化细胞，以此再生出完整的器官，将会是多么美好啊，”Carell说。