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广州生物院发现量子化“线粒体炫”启动体细胞重编程  

2015-11-10 08:06:52|  分类: 默认分类 |  标签: |举报 |字号 订阅

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115日,国际学术杂志《细胞·代谢》(Cell Metabolism)在线发表了中国科学院广州生物医药与健康研究院刘兴国研究组的最新研究成果:Transient Activation of Mitoflashes Modulates Nanog at the Early Phase of Somatic Cell Reprogramming(《“线粒体炫”的短暂激活启动体细胞重编程》)。该研究发现在体细胞重编程为诱导多能干细胞(iPSCs)的早期,量子化的“线粒体炫”短暂激活,通过调控细胞核的表观遗传学变化促进重编程。这是“线粒体炫”通过表观遗传来调控细胞命运的首次发现。

“线粒体炫”是近期发现的单个线粒体内超氧阴离子自由基的自发的、间歇性、量子化的生成,并伴随线粒体膜电势瞬间骤降的事件。这一生物现象依赖于线粒体呼吸链,由线粒体通透性转换孔触发。“线粒体炫”可以作为定量研究线粒体状态的生物标记物,并且可以预测个体寿命。然而,“线粒体炫”在细胞命运转换中的变化规律是怎样的,是否存在重要作用,均不清楚。

体细胞重编程技术不仅极大推动了再生医学的发展,同时也为细胞命运决定的机理研究提供了一个理想的体外模型。刘兴国研究组利用这一模型实时观测了“线粒体炫”的发生规律,并深入研究了其作用机制。研究人员从体细胞重编程开始进行连续观察,惊奇地发现在Yamanaka因子加入体细胞的第3天,“线粒体炫”频率出现一个峰值,随后迅速下降。这一重编程早期的“线粒体炫”的短暂激活,有利于体细胞重编程为诱导多能干细胞(iPSCs)。该研究进一步研究揭示“线粒体炫”通过调控TET2介导的Nanog基因启动子去甲基化,增加Nanog蛋白表达从而促进重编程。

该研究首次展示了细胞命运转换中“线粒体炫”的变化规律,揭示了“线粒体炫”对多能性获得的作用机制。更重要的是,这一发现表明线粒体信号在表观遗传调控中的重要作用,是核质相互作用的新模式,为细胞命运转换的机制研究和技术开发提供了新的思路。

该研究获得中科院、科技部、国家自然科学基金、广东省和广州市的经费支持。

 

重编程第3天的“线粒体炫”频率高于对照(荧光强度2.5D

 

“线粒体炫”促进重编程示意图 

 

http://www.cell.com/cell-metabolism/abstract/S1550-4131(15)00518-5

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