科學(xué)家們在果蠅中發(fā)現(xiàn)了，調(diào)節(jié)神經(jīng)干細胞分化能力的重要機制。這項發(fā)表在Cell雜志上的研究顯示，關(guān)鍵基因移動到細胞核邊緣，會使神經(jīng)干細胞喪失部分分化能力。
在發(fā)育的不同階段，干細胞或前體細胞會依次形成相應(yīng)類型的細胞。不過，這些細胞會隨著時間的推移，喪失掉部分分化能力，無法再形成特定類型的細胞。迄今為止，人們還不了解調(diào)節(jié)細胞分化能力的機制。理解這一機制可以幫助人們恢復(fù)干細胞的分化能力，推動干細胞的臨床應(yīng)用。為此，Oregon大學(xué)的Chris Doe和Minoree Kohwi在果蠅胚胎中，對被稱為NB7-1 神經(jīng)母細胞的神經(jīng)前體細胞進行了研究。神經(jīng)母細胞在分裂過程中，會依據(jù)轉(zhuǎn)錄因子的表達情況，形成不同類型的神經(jīng)元。此前的研究顯示，NB7-1在前五次分裂中，能夠形成兩類特殊的運動神經(jīng)元（U1和U2）。在此之后，這種神經(jīng)母細胞就只能形成中間神經(jīng)元，中間神經(jīng)元負責(zé)其他神經(jīng)元。研究人員指出，在神經(jīng)母細胞的分裂初期，Hunchback（Hb）轉(zhuǎn)錄因子表達，啟動了hb基因，從而促使U1和U2神經(jīng)元形成。Hb轉(zhuǎn)錄因子在兩次分裂后就不再表達，神經(jīng)母細胞形成U3–U5運動神經(jīng)元。不過，此時在有絲分裂后的神經(jīng)元中，hb仍能被激活，生成更多的U1/U2神經(jīng)元。然而，第五次分裂之后，hb就會*性失活，NB7-1也就無法再生成上述早期運動神經(jīng)元。
研究還顯示，在神經(jīng)母細胞分裂早期，NB7-1中富含核內(nèi)蛋白Dan，但當(dāng)hb移動到核纖層時，這一蛋白就會消失。研究團隊延長了Dan的表達時間，發(fā)現(xiàn)hb的重定位被推遲，NB7-1的相應(yīng)分化能力也得以延續(xù)。“Dan是*明確參與了分化能力維持的蛋白，”Doe說。
Kohwi通過DNA熒光原位雜交（DNA FISH）技術(shù)，給hb連上熒光探針，在前體細胞的細胞核中定位這一基因。研究顯示，hb被激活時位于細胞核的*，當(dāng)頭兩次細胞分裂結(jié)束后，失去活性的hb仍舊處于細胞核*。不過在五次分裂后，hb就移動到了核纖層。核纖層是細胞核內(nèi)部邊緣的纖維網(wǎng)絡(luò)，抑制性的蛋白往往在那里抑制基因活性。隨后，科學(xué)家們研究了生產(chǎn)較少核纖層蛋白的突變果蠅，并通過RNAi降低了野生型果蠅中的核纖層蛋白水平，核纖層蛋白是核纖層的主要成分。他們發(fā)現(xiàn)，在以上兩種果蠅中，重新定位到核邊緣的hb基因顯著減少。在這種情況下，神經(jīng)母細胞能夠更長時間的形成相應(yīng)運動神經(jīng)元。
“這一成果*了許多空白，幫助我們進一步理解了調(diào)節(jié)細胞分化能力的機制，”加州大學(xué)的Mike Cleary評論道。“zui令人興奮的是，研究表明細胞分化水平，建立在染色質(zhì)特定區(qū)域的定位之上。”
