Nat Commun：喚醒沉睡的巨人——新技術讓沉默的X染色體重新激活

2016年8月15日訊 /生物谷BIOON/ --大多數分子生物學家都在尋找如何開啟或調節單基因表達的方法。來自英國MRC臨床科學中心的科學家們最近取得了一項新進展，他們發現了喚醒女性體細胞中被沉默的X染色體的新方法。

當一個「正常」細胞重新回到幹細胞狀態，就會出現一些失活的基因發生重新激活。臨床科學中心的科學家們在進行體細胞重編程過程中發現了該過程中出現的一些最早期事件。準確理解這一切如何發生能夠幫助產生更多可用於治療的幹細胞。

在發育過程中幹細胞會逐漸發生命運決定形成具有特定功能的不同細胞，在這一過程中一些不再需要表達的基因會被關閉。科學家們利用重編程技術逆轉了這一過程，不僅重新開啟了被沉默的X染色體上的部分基因表達，還首次發現了這一過程中發生的一些最早期事件。相關研究結果發表在國際學術期刊Nature Communications上。

人類的X和Y染色體上攜帶了決定性別的遺傳信息。男性細胞內存在一條X染色體和一條Y染色體，而女性細胞內存在兩條X染色體。女性細胞只需要一條激活的X染色體，使用兩個X染色體就意味著會有額外的一組基因發生激活。為了避免這種情況，細胞會隨機關閉一條X染色體。研究人員對如何開啟這條關閉的X染色體進行了研究。

想要實現重編程就要抹除DNA上的表觀遺傳標記，為了達到這一目的,研究人員開發了一種新技術，他們將包含一條失活X染色體的人類女性皮膚細胞與來自小鼠胚胎的一個幹細胞融合在一起，誘導人類皮膚細胞發生重編程。

由於小鼠幹細胞包含了對分化細胞進行重編程所需的各種生物學因子，這些因子會進入人類細胞的細胞核開始清除表觀遺傳標記物，讓已經關閉的基因重新激活。在研究過程中研究人員繪製了這些表觀遺傳學變化的時間線。

研究人員表示兩個細胞核的融合是一個非常關鍵的事件。通過觀察融合前後發生的變化，科學家們開始尋找可能影響細胞重編程並重新激活X染色體的關鍵細胞機制。

經過研究他們發現了兩個分子，XIST（X-inactive specific transcript）和H3K27me3，在細胞核融合前後發生了重要變化。在正常細胞中這兩個分子可以幫助對X染色體進行沉默，它們包裹著DNA防止特定基因發生激活，使其保持關閉。研究人員證明當皮膚細胞開始發生重編程，這些標記物會在基因開啟之前從染色體上消失。

但是研究人員也發現在上述重編程過程中，被沉默的X染色體上並非所有的基因都被喚醒。只有一部分基因被重新激活，許多基因仍處於沉默狀態。「我們需要知道導致這種差異產生的原因。」研究人員這樣說道。（生物谷Bioon.com）

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