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一個有缺陷的操作系統(tǒng)絕不是一件好事情。就像計算機一樣，我們的細胞依賴于操作系統(tǒng)促進正常功能運行。基因表達程序由我們的細胞依賴的軟件代碼組成，而且每種細胞類型由它自己的程序所控制。遭受破壞的程序能夠促發(fā)疾病。 細胞操作系統(tǒng)能夠被病毒、突變或當細胞從一種類型變成另一種類型時產(chǎn)生的功能失常所破壞。不像計算機能夠使用一個操作系統(tǒng)作為全部存在，分化中細胞成熟---比如從干細胞分化為神經(jīng)細胞或者肌細胞---時需要切換操作系統(tǒng)。簡單而言，分化需要兩種關鍵性步驟：在初始操作系統(tǒng)中有活性的基因必須失活；新操作系統(tǒng)中的基因必須開啟。如果這種轉換有瑕疵的話，過渡細胞(transitioning cell)可能發(fā)生死亡或者由一種導致疾病的程序驅動產(chǎn)生。 美國白頭山研究所科學家開展的新研究揭示一種酶賴氨酸特異性去甲基酶1(lysine-specific demethylase 1, LSD1)在胚胎干細胞分化為其他細胞類型時發(fā)揮著關鍵性作用。他們的研究結果在線發(fā)表在《自然》期刊上。 已知LSD1在發(fā)育上起著關鍵性作用，但是在操作系統(tǒng)切換時它在分化期間所起的關鍵作用人們知之甚少。 這篇論文的作者Steve Bilodeau是白頭山研究所成員Richard Young實驗室的一名博士后研究員。他說，“但是這項研究證實在之前細胞狀態(tài)中有活性的基因被關閉也是至關重要的。如果不能關閉，新細胞被破壞。” 通過研究細胞狀態(tài)轉變期間所發(fā)生的基因沉默，Bilodeau和這篇《自然》研究論文的共同作者Warren Whyte重新確定了LSD1的作用和描述了一種之前人們不知道的沉默基因的機制。 當他們研究分化期間必須被關閉的胚胎干細胞操作系統(tǒng)基因時，Whyte和Bilodeau發(fā)現(xiàn)LSD1結合到干細胞基因增強子---一小段DNA片段，能夠被增強基因轉錄和表達的蛋白所結合。當LSD1接收導致干細胞轉變?yōu)楦臃只募毎麪顟B(tài)的信號時，它發(fā)揮作用并且沉默胚胎干細胞基因的增強子。當它們的增強子不再起作用時，干細胞基因轉錄被沉默，從而關閉干細胞操作系統(tǒng)。當這發(fā)生時，該細胞的新操作系統(tǒng)其他機制被開啟。 Whyte說，“這揭示LSD1在細胞分化上所起的關鍵性功能。這種酶解除干細胞增強子的功能，因而允許新細胞完全在新操作系統(tǒng)參數(shù)內(nèi)發(fā)揮功能。” 盡管這項研究集中研究一種酶在正常細胞中所起的作用，但是Young看到更廣的應用。LSD1是一種調(diào)節(jié)基因活性和染色體結構的分子，因此關于LSD1的這些發(fā)現(xiàn)可能為相關調(diào)節(jié)物如何發(fā)揮功能提供啟示。而且，知道一種機制如何在正常細胞中起作用將為找出是什么導致異常細胞出錯提供堅實的基礎。 Young說，“這些新知識將為我們理解在諸如癌癥之類疾病中有缺陷的操作系統(tǒng)更進一步。這可能給我們在開發(fā)治療這些疾病的藥物提供新視角。” |
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