Cell子刊：細胞記憶到底是什麼東西

2016年07月23日訊 與人類大腦相似的是，細胞也擁有某種記憶能夠儲存信息。為此，細胞需要來自蛋白質的正反饋。Attila Becskei教授領導研究團隊發現，蛋白質在這些反饋迴路中形成二聚化配對，使細胞能夠儲存相應的信息。

細胞記憶全靠蛋白質對

蛋白質對的這種反饋只在特定條件下起作用。「蛋白質必須處於正確的濃度才能二聚化，」Becskei教授說。蛋白質太少無法形成二聚化配對，細胞也就不能儲存信息。但如果蛋白質濃度太高，配對也無法進行。「這和我們人類有點像。在擁擠的大城市找對象很難，在僻靜的山村找對象也不容易。我們需要在正確的時間正確的地點遇到正確的人，」Becskei解釋道。

蛋白質對一旦形成就會發出信號，使細胞記住相應的信息。這種記憶會讓細胞對日後的環境刺激更加敏感，做出更為迅速的應答。

細胞分化也需要蛋白質對

研究人員指出，細胞分裂和細胞分化也需要蛋白質對反饋的信息。了解這些反饋迴路的作用機制有助於正確抹掉細胞的記憶，比如讓一個特化細胞（比如皮膚細胞）退回未分化的幹細胞。「對於細胞重編程來說細胞必須先忘記自己曾經是一個皮膚細胞，」Becskei表示。「我們將用自己開發的數學模型，研究涉及細胞記憶的其他反饋迴路。」

日本科學家山中伸彌（Shinya Yamanaka）開發的iPS技術能將成熟細胞重編程為多能細胞，使其回到類似幹細胞的狀態。這些iPSC可以在體外大量增殖，還能分化為特定的細胞類型（比如心臟、肝臟或神經細胞），在疾病模擬、藥物篩選和細胞治療中有著巨大的應用前景，被人們視為細胞療法的新希望。

近年來，iPS重編程已經成為了比較成熟的技術。不過，這一技術的具體機制和臨床應用還存在不少爭議。舉例來說，越來越多的研究者們相信，源自不同組織的多能幹細胞對自己身世有一種「表觀遺傳學記憶」，這種記憶會顯著影響誘導多能細胞（iPSC）的分化。

2014年12月，McMaster大學的科學家們在Nature Communications雜誌上發表文章指出，來自成體細胞的人類幹細胞會「記得」它們曾經的身份，傾向於再次成為那樣的細胞。也就是說，要幫助乳腺癌患者進行組織再生最好一開始就選乳腺細胞。

2015年12月，麻省總醫院等機構的科學家們在Nature雜誌上展示了一些參與這種細胞記憶的基因。他們的研究指出，這些基因受到抑制時可有效地消除細胞的記憶，使得細胞更容易重編程。

不過，今年1月Stem Cell Reports雜誌發表的一項研究對此提出了挑戰。如果iPSC確實具有所謂的「表觀遺傳學記憶」，那麼與源自於皮膚的iPSC相比，源自於血細胞的iPSC會更容易分化為血細胞。然而這項研究得到了相當明確的結果：當細胞被完全重編程時，它們的來源並沒有造成什麼差異。

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