30年來(lái)，傳統(tǒng)觀點(diǎn)一直認(rèn)為轉(zhuǎn)錄因子是基因表達(dá)的引擎，通過打開和關(guān)閉基因來(lái)觸發(fā)這些變化。但是，Nature雜志上發(fā)表的一項(xiàng)新研究結(jié)果揭示了全新的觀點(diǎn)。
干細(xì)胞都具有發(fā)展為體內(nèi)任何特定細(xì)胞的潛力，對(duì)于這種神奇的現(xiàn)象，許多科學(xué)家們都試圖解答其中的一些基本問題，這些問題決定了細(xì)胞的發(fā)育命運(yùn)，以及何時(shí)，為什么細(xì)胞失去了發(fā)育成任何細(xì)胞的潛力。
近期，來(lái)自哥本哈根大學(xué)的Novo Nordisk基金會(huì)干細(xì)胞生物學(xué)中心的研究人員發(fā)現(xiàn)了干細(xì)胞如何失去這種潛力的原因，他們說(shuō)這就是細(xì)胞“忘記了過去”。
事實(shí)證明，轉(zhuǎn)錄因子這種蛋白質(zhì)起著科學(xué)家們意想不到的其他作用。 30年來(lái)，傳統(tǒng)觀點(diǎn)一直認(rèn)為轉(zhuǎn)錄因子是基因表達(dá)的引擎，通過打開和關(guān)閉基因來(lái)觸發(fā)這些變化。但是，Nature雜志上發(fā)表的一項(xiàng)新研究結(jié)果揭示了全新的觀點(diǎn)。
“我們以前認(rèn)為轉(zhuǎn)錄因子能驅(qū)動(dòng)基因是否表達(dá)，并在隨后翻譯成相應(yīng)蛋白質(zhì)的過程。但是xin結(jié)果表明，轉(zhuǎn)錄因子可能與細(xì)胞的記憶更為相似。只要轉(zhuǎn)錄因子與一個(gè)基因相連，該基因可以被讀?。ù蜷_），細(xì)胞接收到的外部信號(hào)似乎決定了該基因是打開還是關(guān)閉。一旦轉(zhuǎn)錄因子消失，細(xì)胞就不再能夠回到原點(diǎn)。”哥本哈根大學(xué)Josh Brickman解釋說(shuō)。
細(xì)胞如何從一種狀態(tài)緩慢發(fā)展到另一種狀態(tài)，是理解多細(xì)胞生物中細(xì)胞行為的關(guān)鍵。干細(xì)胞研究人員認(rèn)為這至關(guān)重要，因此他們不斷嘗試完善技術(shù)，開展研究。然而，到目前為止，要想研究使細(xì)胞切換身份所需的信號(hào)非常困難，因?yàn)檫@需要培養(yǎng)皿中的所有細(xì)胞同時(shí)做同一件事，這是非常困難的。
以蛋白質(zhì)為中心的觀點(diǎn)
為此，在這篇文章中，研究人員開發(fā)了一種干細(xì)胞模型來(lái)模擬細(xì)胞對(duì)信號(hào)的反應(yīng)，并將其用于確定基因響應(yīng)干細(xì)胞信號(hào)，開啟和關(guān)閉事件的順序。研究人員能夠描述基因是如何打開和關(guān)閉的，以及在什么情況下細(xì)胞可以朝某個(gè)方向發(fā)展，然后選擇返回起點(diǎn)。
這項(xiàng)研究利用了先進(jìn)的質(zhì)譜技術(shù)測(cè)量細(xì)胞中蛋白質(zhì)的磷酸化修飾。Brickman表示：“研究組合作，使我們能夠?qū)?xì)胞中的單個(gè)蛋白質(zhì)如何對(duì)外界信號(hào)做出反應(yīng)，得到*的深刻理解。”
對(duì)舊科學(xué)問題的新答案
這些結(jié)果令人驚訝。盡管以前無(wú)法像本研究那樣準(zhǔn)確地測(cè)量細(xì)胞轉(zhuǎn)錄過程的序列，但傳統(tǒng)觀點(diǎn)認(rèn)為轉(zhuǎn)錄因子包含了對(duì)于啟動(dòng)單個(gè)基因的轉(zhuǎn)錄至關(guān)重要的啟動(dòng)開關(guān)，但胚胎干細(xì)胞和其他細(xì)胞類型并非如此。
“轉(zhuǎn)錄因子仍然是一個(gè)關(guān)鍵信號(hào)，但是它們并不是像以前所認(rèn)為的那樣推動(dòng)這一過程。它們的作用是讀取基因，并且在讀取該基因后它們會(huì)保留一段時(shí)間。離開之后，可以再次關(guān)閉讀取基因的窗口，”文章作者William Hamilton解釋說(shuō)。
這一發(fā)現(xiàn)是重要的基礎(chǔ)知識(shí)，它改變了分子生物學(xué)的基本假設(shè)。對(duì)于研究干細(xì)胞和癌癥生物學(xué)的研究人員而言，這一新結(jié)果尤其重要。因?yàn)檫@提供了有關(guān)細(xì)胞如何發(fā)育，發(fā)育中涉及的途徑如何確定細(xì)胞何時(shí)變化以及何時(shí)到達(dá)等新見解。這一研究還發(fā)現(xiàn)這些途徑在癌癥中經(jīng)常發(fā)生突變，并且本研究的結(jié)果對(duì)于研究惡性發(fā)展將具有重要意義。
“我們專注于研究成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子（FGF）-細(xì)胞外信號(hào)調(diào)節(jié)激酶（ERK）信號(hào)傳導(dǎo)途徑，這是從細(xì)胞表面受體到細(xì)胞核內(nèi)DNA的信號(hào)傳導(dǎo)途徑。這在許多類型的癌癥中都是失調(diào)的，因此我們希望這項(xiàng)研究中的許多數(shù)據(jù)將通過指明特異性靶向癌細(xì)胞中這種信號(hào)通路的新方法，來(lái)幫助癌癥生物學(xué)的各個(gè)方面。”
