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      干細胞重編程因子控制細胞能量產生的變化
      
			
      
				2019-01-02 11:04:51
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      筑波大學領導的研究人員探索了重編程因子KLF4在誘導多能干細胞(iPSCs)生產中的作用。顯示KLF4結合Tcl1靶基因的上游，其控制細胞多能性獲得期間能量產生的代謝變化。這有助于解釋細胞如何將發(fā)育時鐘從成人細胞轉回干細胞，并且可以利用它來提高效率或限制iPSC生成期間的遺傳損傷。
      

      干細胞重編程因子控制細胞能量產生的變化
      

      10多年前，成熟細胞首次重編程為未分化的干細胞。這些誘導多能干細胞(iPSCs)具有幾乎任何細胞類型的能力，并且可以無限分裂，因此與胚胎干細胞共享許多特征。這些特征使iPSC能夠用于再生醫(yī)學的幾種應用，特別是因為它們可以來自個體自身的細胞，因此不會遇到組織排斥問題。它們還可以被編程為發(fā)展成稀有或難以接近的細胞類型，用于篩選新藥，并研究以了解疾病的細胞基礎或重編程。
      

      然而，盡管負責重編程的遺傳因子是眾所周知的，但誘導基因表達變化的反應機制尚不清楚。
      

      現在，由筑波大學領導的研究解決了圍繞其中一個重編程因子KLF4的謎團。該研究發(fā)表在干細胞報告中。
      

      KLF4與其他重編程轉錄因子一起用于實驗室中以迫使體細胞(成體非種系細胞)中的基因在iPSC的發(fā)育中表達。體細胞在稱為氧化磷酸化的氧氣燃燒過程中產生能量，氧化磷酸化發(fā)生在線粒體中，也稱為細胞發(fā)電站。
      

      相比之下，干細胞具有小的線粒體，并使用糖酵解作為產生能量的替代生化途徑。這一系列反應可以是厭氧的，因此更適合于它們通常的低氧環(huán)境，但也提供快速生長和分裂所必需的代謝中間體的供應。
      

      筑波大學的研究人員開發(fā)了一種基因轉移系統(tǒng)，該系統(tǒng)允許iPSC重編程僅在KLF4存在的情況下發(fā)生，因此專注于其在該過程中的作用。然后，他們使用全基因組分析來搜索KLF4在重編程后期開啟的基因。“我們發(fā)現Tcl1基因被KLF4與其增強子和啟動子區(qū)域的結合上調，”研究共同第一作者Ken Nishimura說。“KLF4還導致另一種重編程因子OCT4與Tcl1啟動子的結合。”
      

      研究小組發(fā)現，TCL1蛋白通過激活對干細胞自我更新非常重要的不同代謝途徑，在增加糖酵解中發(fā)揮了關鍵作用。“我們還發(fā)現TCL1抑制氧化磷酸化所需的線粒體酶，導致細胞耗氧量降低”，共同作者Shiho Aizawa解釋說。“這與糖酵解的葡萄糖攝取增加相匹配，揭示了TCL1促進細胞獲得多能性所必需的能量生成中的代謝轉換。”
      
			

			
        
      
			
      
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