為什么干細胞研究這么火熱,因為其具有多向性,可以轉變成機體中任何類(lèi)型的細胞,而這種潛能常常被研究者們用來(lái)移除機體損傷或病變的組織細胞,但控制干細胞具有多向潛能的機制目前還并不清楚。
近日,發(fā)表在國際雜志Genes&Development上的一項研究論文中,來(lái)自基礎科學(xué)研究院的研究人員利用小鼠的胚胎干細胞(mESCs)進(jìn)行研究揭示了控制誘導多能干細胞(iPSCs)的分子機制,研究者發(fā)現,16個(gè)RNA的結合蛋白(RBPs),這些結合蛋白的剔除可以引發(fā)干細胞多能性的缺失,同時(shí)還發(fā)現了6個(gè)無(wú)包被的RBPs(Krr1,Ddx47,Ddx52,Nol6,Pdcd11,和Rrp7a)其可以組成關(guān)鍵的蛋白復合體—小亞基加工體,對于核糖體的制造非常關(guān)鍵。
首先研究人員利用RNAi技術(shù)對小鼠的胚胎干細胞進(jìn)行篩選,來(lái)確定哪一種RBPs對于RNA介導的基因調節非常關(guān)鍵,研究者進(jìn)行了兩輪的RNAi篩選目的在于尋找干細胞的多潛能性,最終發(fā)現了16個(gè)陽(yáng)性指示,隨后他們發(fā)現,組成小亞基加工體的6個(gè)RBPs可以調節18SrRNA的生成從而幫助制造多能細胞的重要調節子,此外研究者還檢測了另外27個(gè)涉及核糖體生成的基因來(lái)確定是否小亞基加工體(SSUP)需要ESC來(lái)維持,剔除小亞基加工體蛋白(Imp4,Mpp10/Mphosph10,Wdr36,Wdr46,andWdr75)將會(huì )導致Nanog表達的降低,而其中一種組分(Cirh1a)的缺失都會(huì )引發(fā)細胞死亡。
在ESCs中,SSUP的亞單位處于上調狀態(tài)來(lái)增強其翻譯的效率,并且可以支持控制干細胞多能性的互聯(lián)調節網(wǎng)絡(luò );包括Krr1在內的SSUP基因在多育的細胞中都處于高度表達的狀態(tài),而多育的細胞則包括干細胞、祖細胞,尤其是ESC細胞系,這些可以增強廣泛的轉錄效率,對于維持多能性因子的蛋白水平非常關(guān)鍵。
為了檢測翻譯如何影響ESCs,研究小組利用名為4EGI-1的翻譯抑制子來(lái)處理mESCs,4EGI-1可以引發(fā)多能性因子Nanog,Esrrb,和Tfcp2l1的水平快速下降來(lái)對翻譯抑制產(chǎn)生反應,進(jìn)一步研究發(fā)現,增強翻譯的活性對于ESC維持功能非常重要,研究者還發(fā)現,SSUP蛋白對于誘導多能干細胞進(jìn)行有效的重編程非常重要,當進(jìn)行重編程實(shí)驗時(shí),研究者發(fā)現,相比對照細胞而言,內源性的Nanog和Esrrb因子的誘導大大減緩了,而且同時(shí)也抑制了Krr-1剔除的細胞的表達。
研究者表示,當主要轉錄因子長(cháng)久維持在合適水平下時(shí),ESCs就會(huì )處于多潛能狀態(tài),但當主要轉錄因子不再可以獲得時(shí),細胞就會(huì )進(jìn)入分化狀態(tài),這就表明,翻譯效率的精確調節可以精密地影響干細胞最終的決定。我們都知道核糖體的生成是細胞循環(huán)的關(guān)鍵組分,其會(huì )幫助調節細胞尺寸及生長(cháng),而如今研究者發(fā)現SSUP在維持誘導多能干細胞的完整性上扮演著(zhù)重要的角色。
下一步研究人員計劃進(jìn)行更為深入的研究,來(lái)基于當前的研究數據再獲得更多有價(jià)值的線(xiàn)索,最終幫助開(kāi)發(fā)治療多種疾病的新型療法,尤其是癌癥和神經(jīng)變性疾病的新型療法等。