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Cell子刊发表颠覆性文章:配对的等位基因

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我们和其他哺乳动物的每一个基因都有两个拷贝,一个来自父亲一个来自母亲。人们将这样的基因拷贝称为等位基因。长期以来,科学家们一直认为等位基因在细胞核内是相互隔离的。但Cell Stem Cell杂志发表的一项新研究显示,哺乳动物细胞内的等位基因实际上会发生配对。值得注意的是,这种配对发生在干细胞准备分化的关键时期。


对于胚胎干细胞来说,Oct4基因是非常重要的。冷泉港实验室(CSHL)David L. Spector教授的研究团队发现,Oct4的两个等位基因能够聚集到一起,而且这一事件并不是随机的,只发生在干细胞发育的关键时刻。


研究人员一开始是在研究干细胞中的重要基因,观察它们在细胞核里的定位。“我们检测了数百个细胞,意外发现Oct4的两个等位基因在25%的细胞中存在共定位,”Spector说。“这种图片就是所谓的‘一图胜千言’。”


研究人员通过大量的实验分析,证明Oct4等位基因配对是一个普遍现象。“工作量很大,但这是值得的,”文章的第一作者Megan Hogan博士说。


为了理解这种现象在生理学方面的影响,研究人员尝试在细胞分化过程中操纵Oct4配对的时机。他们发现,细胞分化得越快Oct4配对就发生得越早。


那么Oct4配对是不是组织培养中发生的特别现象呢?研究人员对小鼠胚胎进行了研究。“与体外培养的组织相比,胚胎中的Oct4配对还要更频繁一点。这令我们相信该现象具有重要的生理意义,”Spector说。


研究人员还分析了Oct4等位基因配对在基因表达调控中起到的作用,及其对OCT4蛋白产量的影响。


研究显示,Oct4等位基因在干细胞分化开始后就不表达了,可见Oct4配对发生在基因从“开”到“关”的那一刻。Oct4等位基因为何要聚集到一起,这是未来需要解决的关键问题。Spector推测,Oct4作为干细胞分化的关键调控子,可能必须经过特殊步骤才能从“开”到“关”。


这项研究开辟了一个全新的研究途径,因为等位基因配对在哺乳动物中可能并不罕见。“人们可以检测其他关键的细胞或发育调控子,看看是否有同样的事件发生,”他说。


原文链接:Transient Pairing of Homologous Oct4 Alleles Accompanies the onset of Embryonic Stem Cell Differentiation


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