科学家发现关键干细胞基因的开关
文章来源：生物通
想一想空中交通指挥员和飞行员之间的关系，飞行员把乘客带到目的地，而空中交通指挥员决定这飞机何时能够起飞、何时必须等待。在动物中(包括人类)，相同的关系也发生在细胞水平上。动物基因组的一个区域(相当于控制器)指挥一个特殊基因(相当于飞机)能够执行其规定功能。
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由加拿大多伦多大学(U of T)细胞和系统生物学家带领的一项新研究，通过在小鼠中研究干细胞，首次表明Sox2基因(对于早期发育十分关键)和一个基因组区域(有效控制该基因活性)之间存在着这种一种关系。这个发现可能意味着新兴的人类再生医学领域的重大进步，因为Sox2基因对于维持能分化为成熟动物任何细胞类型的胚胎干细胞，是必不可少的。* m" g: a% e, O; e7 s, y4 k
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相关研究结果以“A Sox2 distal enhancer cluster regulates embryonic stem cell differentiation potential”为题，将发表在2014年12月15日的《Genes & Development》杂志。本研究首席研究员、多伦多大学细胞和系统生物学系的Jennifer Mitchell教授表示：“我们在小鼠中研究了Sox2基因是如何被打开的，发现了打开胚胎干细胞中基因所必需的基因组区域。”
Mitchell说：“就像这个基因本身一样，这个基因组区域可使这些干细胞能够维持它们转化为任何细胞类型的能力，被称为多能性的一个属性。我们将所发现的这个基因组区域命名为Sox2控制区(SCR)。”
自从2003年完成人类基因组测序以来，研究人员一直试图找出哪些基因组区域使一部分人更容易患上某些疾病。他们发现，答案更多地存在于打开或关闭基因的那些人类基因组区域。! w1 j+ `# N' p' e
Mitchell说：“如果我们想了解基因如何被开启和关闭，我们就需要知道执行这个功能的序列位于基因组上什么区域。与复杂疾病(如心脏病、癌症和神经系统疾病)相关的人类基因组区域，往往远离它们所调控的基因，所以我们很难找出是哪个基因受到影响并最终导致疾病。”
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以前人们认为，更接近Sox2基因的基因组区域，是打开胚胎干细胞中这个基因的区域。Mitchell和她的同事们排除了这种可能性，他们删除了小鼠基因组上的这些邻近区域，发现对胚胎干细胞中该基因的开启能力没有影响。2 h. g" A* \0 w5 t& j3 R
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本文第一作者、Mitchell实验室以前的研究生Harry Zhou称：“然后我们集中在被我们称为SCR的区域，因为我们的工作表明，它在其位置100,000个碱基对远的位置接触Sox2基因。为了接触该基因，DNA制造了一个环，这个环可使SCR接近于仅存在于胚胎干细胞中的基因本身。一旦我们清楚地了解这个区域能够对Sox2基因起作用，我们就将这个区域从基因组上移除，并监测Sox2基因的效果。”
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研究人员发现，这个区域不仅是打开Sox2基因所必需的，而且对于胚胎干细胞维持它们的典型特征、以及分化为成熟生物体所有细胞类型的能力也是至关重要的。
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Mitchell说：“就像删除Sox2会导致早期胚胎死亡一样，有可能调控区域的异常也会引起早期胚胎在任何组织即使已经形成之前死亡。有可能这个环的形成需要接触Sox基因，这是研究人员训练再生医学能够从成人细胞产生多能干细胞这个过程的重要最后一步。”- p$ {& r$ `8 {
Zhou说：“虽然人类胚胎干细胞拥有这种特征的程度还不完全清楚，通过理解另一种复杂生物体基因组如何运作，我们最终能够了解关于我们自身基因组如何运作的更多信息。”
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A Sox2 distal enhancer cluster regulates embryonic stem cell differentiation potential
