研究發(fā)現(xiàn) 代謝蛋白重新定位以啟動(dòng)胚胎的基因組
為了打開它的基因組 - 從每個(gè)親本遺傳的全套基因 - 哺乳動(dòng)物胚胎需要重新定位一組蛋白質(zhì),加州大學(xué)洛杉磯分校的Eli和Edythe Broad再生醫(yī)學(xué)和干細(xì)胞研究中心的研究人員發(fā)現(xiàn)了這一點(diǎn)。根據(jù)由資深作者Utpal Banerjee領(lǐng)導(dǎo)的新研究,在小鼠胚胎受精后約兩天,通常在細(xì)胞產(chǎn)生能量的線粒體中發(fā)現(xiàn)的代謝蛋白質(zhì)移動(dòng)到含有DNA的細(xì)胞核中。
在發(fā)育早期,哺乳動(dòng)物胚胎 - 或受精卵 - 具有從卵細(xì)胞中包含的基因和蛋白質(zhì)生長(zhǎng)和分裂所需的所有材料。但經(jīng)過幾次細(xì)胞分裂后,受精卵需要激活自己的基因組。研究人員從未完全理解這種轉(zhuǎn)變是如何產(chǎn)生的。他們知道某些代謝化合物,如丙酮酸,是必需的,但也觀察到線粒體 - 通常將丙酮酸加工成能量 - 在這個(gè)發(fā)育階段很小且無活性。
分子,細(xì)胞和發(fā)育生物學(xué)教授,加州大學(xué)洛杉磯分校廣泛干細(xì)胞研究中心的聯(lián)合主任Banerjee及其同事證實(shí),通過在缺乏丙酮酸的培養(yǎng)皿中培養(yǎng)小鼠受精卵,受精卵需要丙酮酸來激活其基因組。然后,在小鼠和人類胚胎中,研究人員使用許多方法來確定通過稱為TCA循環(huán)的代謝程序處理丙酮酸的蛋白質(zhì)的位置。胚胎激活的其基因組中之前,在小鼠兩細(xì)胞階段,TCA循環(huán)蛋白從線粒體移動(dòng)到的細(xì)胞核的細(xì)胞,研究人員發(fā)現(xiàn)。雖然在缺乏丙酮酸的培養(yǎng)皿中生長(zhǎng)的小鼠細(xì)胞通常在雙細(xì)胞階段停止生長(zhǎng),但研究人員可以通過添加由TCA循環(huán)產(chǎn)生的代謝化合物來拯救這些細(xì)胞。重復(fù)人類胚胎中的一些實(shí)驗(yàn),他們證實(shí)了代謝蛋白質(zhì)正在基因組被激活時(shí)從線粒體移動(dòng)到細(xì)胞核 - 在人類的六到八細(xì)胞階段。
代謝蛋白質(zhì)對(duì)早期胚胎發(fā)育的重要性可能會(huì)影響某些類型的不孕癥的未來治療。此外,研究人員推測(cè),一些干細(xì)胞具有相似的代謝特性早期的受精卵,其中包括腫瘤干細(xì)胞,可以重新定位TCA循環(huán)的蛋白質(zhì)。更好地了解搬遷可以闡明干細(xì)胞生物學(xué)并改變癌癥治療方法。
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