eLife:细胞重编程的关键因素

日期: 2017年12月15日


    

导读:《eLife》杂志一篇在线文章报道让细胞处于快速分裂状态而不死亡的关键因素。“细胞分裂时,如果MCM解旋酶复合体加载不完全,子细胞的主要DNA突变和细胞死亡风险就会上升。” 今天,赛业小编为您推荐“eLife:细胞重编程的关键因素”,详情如下:


从血红细胞到神经细胞,动物体内含有许多类型的特化细胞,这些细胞都起源于干细胞,干细胞具有分化和制造更多干细胞或特化细胞的潜能。

  

红色的是干细胞,绿色的是分化细胞
(如图所示红色的是干细胞,绿色的是分化细胞)


为了分裂,细胞需打开DNA双螺旋使之能被复制。在细胞周期G1期解旋酶被加载到DNA上,解旋酶加载必须达到足够数量才能保障DNA被完整复制。


因此作者格外关注微小染色体维持(Minichromosome maintenance,MCM)蛋白复合体。“细胞分裂时,如果MCM解旋酶复合体加载不完全,子细胞的主要DNA突变和细胞死亡风险就会上升,”文章一作Jacob Matson说,作为一名准博士,过去三年他一直专注于这项研究。

  

Jacob Matson
(Jacob Matson)


该过程发生于细胞周期G1期,不同类型细胞的G1期维持长短大不相同。以干细胞为例,它们的G1期比其他“分化”细胞(如皮肤细胞或心肌细胞等)短得多。干细胞如何在短时间内,完成MCM完全加载而不引起DNA损伤一直是个谜。


一种可能的猜测是干细胞以某种方式提高了MCM的加载速率。于是,研究人员开发了适用于测量MCM加载时间的检测手段,证实干细胞确实比成熟和分化细胞拥有更快的MCM加载速率,原因是使干细胞分化为成熟细胞的化学促力显著拖慢了成熟细胞的MCM加载速率。


“我们发现,减慢干细胞MCM加载,能使它们更快成熟,”Matson说。结果证明,MCM的加载速率是细胞发育的一个重要变量,相反,快速的MCM加载使干细胞有能力长时间保持在未成熟状态。


“我们怀疑,过快的MCM加载速率也是肿瘤细胞快速生长而不会导致DNA损害的潜在原因,”Matson的导师北卡罗来纳大学生化和生物物理教授Jean Cook说。

  

Jean Cook
(Jean Cook)


结果还暗示,让成熟细胞MCM加载速度变快,也许能把它们变回干细胞。


让普通体细胞回到干细胞状态,即细胞重编程(reprogramming)或诱导多能干细胞(induced pluripotent stem cells)被全球视为干细胞疗法的希望。但目前来看,标准重编程操作并不如研究人员所期望的那样有效。


“我们预想,提高MCM加载速度可以使重编程过程更加有效,”Cook说。


Cook和她的同事们目前正在进一步探讨细胞用于控制MCM加载速率的生物学机制。


他们还怀疑,某些癌细胞在分裂过程中极易产生DNA错误,这种基因组不稳定性可能也与细胞试图提高MCM加载速度失败有关。


“这些研究将有助于解释细胞快速分裂的根本机理,引领干细胞疗法或癌症疗法发展,”Cook博士说道。


原文检索:


Rapid DNA replication origin licensing protects stem cell pluripotency


来源:生物通——由赛业生物科技有限公司转载发布

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