干细胞转变为心脏组织背后的遗传调控_中科博生

据中科博生了解，由于干细胞会将它们的DNA密码维持在保密状态直至需要之时，科学家们研究了这种包装随时间改变允许读取部分密码，由此引起细胞内改变的机制。DNA被包装在一种称为染色质的结构中。Murry解释说：“DNA可以被包装成紧密关闭、中间状态或激活状态。紧密关闭状态类似于汽车上的刹车。”中科博生。
就像一个闭口不言的孩子当他问道：“你长大时会是什么样？”干细胞保护着那些将决定它们未来细胞类型的基因，或科学家们称之为的它们的细胞命运。Murry说：“我们发现干细胞非常谨慎地避免在错误的时间开启细胞命运的调控基因。这些基因带着刹车直到需要它们之时。正确的时间刹车被除去。”中科博生。
他解释说相比那些调控细胞命运的基因，调控细胞功能的基因情况有所不同。例如调控使细胞收缩或生成电信号的蛋白质生成的基因就没有这样复杂的刹车系统。这些基因可以被更轻易地激活。研究人员指出人们已经知道干细胞遵循修饰DNA包装将它们与祖细胞及其具有功能特性的细胞例如血液细胞或肌肉细胞区分开来的模式。然而对于DNA包装修饰的动态——包装如何随时间变成发生改变——以及这些动态影响了哪些“暴露”的基因并激活生成了心肌细胞还知之甚少。中科博生。
这一研究小组了解到随着人类胚胎干细胞转变为心脏细胞， DNA包装中特征性的动态改变伴随着分化。这种信号灯模式使得科学家们将心脏发育的关键调控因子与其他基因区分开来。研究人员将DNA包装中这种严格的定时模式称之为“时间染色质标记”。就像一个银行抢劫犯在给银行出纳员的一张手写字条中留下了罪证，这种时间染色质标记为科学家们提供了他们寻找有可能负责心脏形成的新基因所需的线索。“我们发现了一群，”Murry说。他们的系统揭示的头号候选基因就是同源盒基因（homeobox gene）MEIS2。这一基因似乎是一种不可能的选择因为它从前未有任何参与心脏形成的记录。然而，当研究人员从新一代的斑马鱼中移除这一基因时，发育中的斑马鱼胚胎具有心脏管形成缺陷和其他的心脏异常。中科博生。
Murry和研究小组的其他成员认为DNA解包装模式可以广泛地适用于发现调控不仅心脏还有其他组织和器官形成方面的基因。这样的一种研究方法可能有助揭示随胚胎形成以及生长而发生在细胞中的主要发育决定。这些发现可能提供有用的信息促进干细胞形成特异组织用于生命后期器官修复。中科博生。
认识到实验室系统在模拟人类器官形成早期阶段活细胞中发生事件方面的局限性，Murry说：“利用这一时间染色质标记来发现调控基因能够带给我们关于人类发育的新认识以及调控细胞命运的新工具。”
中科博生期待大家一起探讨学习！