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最新出版的《細胞》（Cell）雜志（6月11日）刊登了一篇題為“Pluripotency Factors in Embryonic Stem Cells Regulate Differentiation into Germ Layers”的特寫文章，描述了小鼠胚胎干細胞如何失去多能性，以及如何在胚層分化方向之間選擇，這篇文章公布后未到一周就登上了本月最受關注的十項研究成果。
這項研究由哈佛大學FAC系統(tǒng)生物學研究中心、干細胞與再生生物學系等處共同完成，通訊作者是哈佛大學分子和細胞生物學教授Sharad Ramanathan。 受精卵經過卵裂被分割成很多小細胞，這些由小細胞組成的中空球形體稱為囊胚。囊胚細胞遷移、轉變形成原腸胚，由三層細胞層構成：外胚層(ectoderm)、中胚層(mesoderm)、內胚層(endoderm)。細胞首次在囊胚期胚胎的原始外胚層細胞中形成的多能狀態(tài)，在隨后的發(fā)育中會失去。目前科學家們并不清楚這種多能性向分化細胞狀態(tài)的轉變過程中的轉錄調控機制。 在這篇文章中，研究人員分析了小鼠胚胎干細胞ESCs如何失去這種多能性，以及如何在各胚層之間進行選擇的。他們通過解析維持多能性的轉錄循環(huán)動力學，從中發(fā)現(xiàn)Oct4和Sox2這兩種蛋白能維持ESCs的特性，并調控胚層的選擇。 Oct4是一種重要的干細胞調控蛋白，之前的研究曾發(fā)現(xiàn)這種蛋白能與基因中的轉錄因子結合，使干細胞保持其多能性，Oct4可以有不同的作用機制，在和轉錄因子結合期間，一些小分子的結合會導致蛋白的化學變化。單也有研究人員提出Oct4并不具有調控成體干細胞的功能。而SOX2蛋白也是干細胞研究中廣泛關注的一種轉錄因子，是保持未分化胚胎干細胞自我更新的重要調節(jié)因素。 研究人員發(fā)現(xiàn)Oct4能抑制神經外胚層分化，促進mesendodermal分化，同時Sox2能抑制mesendodermal分化，而促進神經外胚層分化。生物機體發(fā)出不斷的發(fā)出不同的信號，調節(jié)Oct4和Sox2蛋白的表達水平，改變它們在基因組中結合方式，從而來控制分化的方向。 這些研究結果為胚胎干細胞分化調控提出了一種新的觀點，有助于科學家們更深入的了解祖細胞中調控細胞命運的轉錄因子網絡。 Ramanathan研究組在光遺傳學研究領域也獲得了重要的成果，他們利用光和遺傳學方法來追蹤神經元之間互相激發(fā)或抑制的影響，揭示了在活體動物中神經元相互交流的機制。 這種新方法為小神經通路的分析提供了一個強有力的工具，能夠直接測量神經元之間的交流，研究人員希望這項技術能夠最終更廣泛的用于檢測神經通路中的活性傳播。 |
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