干細胞中的一個事件成為器官發育所需的特化細胞
多倫多大學(U of T)細胞生物學家的zui新研究為干細胞進入構成器官的特化細胞的一步提供了重要的新見解。
在線發表在Genes&Development上的研究結果暗示蛋白質在細胞中懸浮的能力 - 它們的穩定性 - 是控制干細胞狀態的主要因素，也是決定保留干細胞或轉化為特化細胞的關鍵因素。
干細胞受蛋白質網絡的調節，這些蛋白質能夠保持其成為任何類型細胞的能力 - 這種特性稱為多能性。這些蛋白質 - 稱為轉錄因子 - 由生物體DNA中的基因產生，調節細胞決定是否開始發育的過程。新發現強調了KLF4的作用，KLF4是使干細胞具有獨特性質的轉錄因子之一。
這一發現是偶然的，因為研究人員zui初開始研究KLF4基因在轉錄過程中是如何受到調控的，但很快就將注意力轉向了KLF4蛋白。
“許多先前的研究都集中在那些被打開或關閉的基因，因為干細胞注定要制造特定的器官，”主要作者Navroop Dhaliwal說道，他zui近在Jennifer Mitchell教授的細胞與系統生物學系獲得了博士學位。 T of U的藝術與科學學院。“我們的工作在這個過程中早期暴露出一種情況，即將基因表達降低90%不會影響蛋白質的產生量。當我們一次看到結果時，這是一個非常令人驚訝的發現。 “
研究人員發現KLF4蛋白質在一天后仍能在24小時后保持功能 - 特別令人驚訝的是轉錄因子通常僅在細胞中持續兩到三個小時。
當他們觀察干細胞如何分化并退出干細胞狀態時，他們發現KLF4在此過程中變得不穩定，并且通過防止這種分解，細胞無法分化。
“我們發現KLF4蛋白質非常穩定并將細胞鎖定在干細胞狀態，”Dhaliwal說。然而，“打破它，釋放干細胞專門化，zui終成為身體的不同器官。”
Dhaliwal和她的同事說，這些發現表明，KLF4蛋白去穩定化是干細胞成為成熟生物體中數百種特殊細胞類型中任何一種的關鍵步驟。
“這些發現對再生醫學具有重要意義，因為建立新器官需要詳細了解干細胞如何退出其未成熟狀態，”Dhaliwal說，他現在是多倫多兒童醫院的博士后研究員。“了解這一點，我們現在可以開發更有效的方法來生產患者特異性干細胞，并將這些細胞分化為更成熟的細胞，這將是我博士后工作的重點。”
除了在干細胞中的作用外，KLF4還參與了許多癌癥。研究人員提出，這里揭示的機制可能揭示其在乳腺癌，鱗狀細胞癌和胃腸癌發展中的作用。
“我們提供的數據突出了研究轉錄控制和影響蛋白質豐度的機制的重要性，”米切爾說。“隨著越來越多的工作轉向使用單細胞RNA測序等技術轉向關注基因表達，這些機制是及時的特殊性，這些技術不會揭示我們發現的機制。”
