据中科博生研究表明,当干细胞开始分化时,它们会形成前体细胞:神经外胚层(有潜力变为诸如神经元一类的脑细胞);或中内胚层(最终变为构成器官、肌肉、血液和骨骼的细胞)。
沿着他和Kosik标记的PAN(初级腺毛-自噬-Nrf2)轴,Jang发现了一些步骤。这一新发现的信号通路似乎决定了干细胞的最终形式。Jang说:“这一PAN轴是细胞命运决定中非常重要的参与者。G1期延长诱导了纤毛突出物,这些细胞触角暴露的时间越长,它们就能够接收越多的信号。”中科博生。
一段时间以来,科学家们已经知道细胞周期四个阶段的第一个阶段是G1期,但他们不清楚G1期在干细胞分化中的作用,Jang的研究证实在注定成为神经元的干细胞中,G1期延长会触动其他的活动导致干细胞变成神经外胚层。中科博生。
在这一延长的G1期内,细胞形成了原纤毛——能够感知环境的触角样突出物。这种纤毛在一个叫做自噬的过程中激活了细胞的垃圾处理系统。另一个重要的因子是Nrf2,它负责监测细胞自由基一类的危险分子——这是对健康细胞形成尤其重要的工作。中科博生。
Kosik说:“Nrf2就像细胞的监护人,确保了细胞正常发挥功能。在干细胞中Nrf2的水平非常高,因为干细胞代表了未来。没有Nrf2密切注意基因组的完整性,未来的后代细胞会陷入麻烦。”Jang的研究表明,在延长的G1期内Nrf2水平开始下降。Kosik指出这具有重要意义,因为Nrf2通常要到细胞已开始启动分化时才会下降。中科博生。
“我们认为,在相同的条件下,完全相同的细胞将会以同样的方式分化,但我们发现的情况却并非如此。G1期延长拉长了纤毛暴露于环境信号下的时间,控制了细胞命运。这是一个很酷的观点。”中科博生。
不久前,来自清华大学、中科院动物研究所的研究人员揭示,在多能细胞中DivergentlncRNAs调控了基因表达和谱系分化。
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