Cell:啥样的干细胞更具多能性?
爱尚实验室 / 2015-03-24

     

  1953年,Watson和Crick榜首次对外发布了他们关于DNA双螺旋构造的研讨发现。他们凭借于X-射线衍射技能显影了这一DNA构造(延伸阅览:闻名专家庄小威Nature解析核小体重塑)。电子显微镜一类的技能使得科学家们得以辨认出染色体的最底子的一级构造——核小体。如今咱们现已晓得,咱们的DNA是经过悉数基因组这些规矩重复的核小体单位包装成染色质的。但是因为缺少适宜的技能和东西,当时仍无法在满足的分辩率下以一种非侵入性的办法来调查细胞核中的染色质安排。
  
  如今来自西班牙基因组调控基地(CRG)和西班牙光子科学研讨所(ICFO)的一个科学家研讨小组,榜首次设法显影并计算了包装在一同构成咱们基因组的这些最小的单位。幸亏凭借了2014年取得诺贝尔化学奖的一项新的顶级光学技能——高分辩率显微镜,科学家们才得以完结这项研讨。联络一些立异的定量办法和数值模仿,他们还在纳米尺度上界说了基因组的构造。
  
  西班牙光子科学研讨所课题组领导人Melike Lakadamyali教授说:“经过运用一种新的高分辩率显微镜技能——STORM技能,咱们调查并计算了染色质丝中的核小体,断定了它们的安排。STORM打破了惯例显微镜的空间分辩率约束,使得咱们能够准断界说染色质丝的构造。”
  
  经过比照干细胞和分解细胞,研讨人员调查了两种细胞染色质丝构造的一些重要区别。西班牙基因组调控基地研讨小组领导人Pia Cosma说:“咱们发现干细胞具有不一样于体细胞的染色质构造。而且,这些区别与多能性水平相一同。细胞越是具有多能性,染色质的包装就越不严密。它为咱们了解干细胞的功用和它们的基因组构造供给了一些新头绪,将有助于咱们研讨细胞重编程。”
  
  科学家们发现DNA并非规矩地与核小体包装在一同, 核小体是在巨细不一样的“核小体窝”( nucleosome clutches,译)中进行安装,一些无核小体的DNA区域将这些核小体窝分隔开来。他们发现,多能干细胞核小体窝中的核小体一般没那么密布。此外,核小体窝的巨细与干细胞有相关,这意味着细胞越具有多能性,这些核小体窝中的核小体就越少。
  
  尽管咱们身体中的一切细胞都具有一样的遗传信息,它们并不会一同表达一切的基因。因而,当细胞特化之时,一些DNA区域会被缄默沉静,或使得读取基因的分子RNA聚合酶较难以挨近。依据细胞的特化状况,将发作不一样水平的DNA包装。这项宣告在《细胞》(Cell)杂志的新研讨作业,供给了关于每个细胞中染色质丝怎么安装和包装构成特异DNA构造的一些新知道。
  
  这些研讨终究将有助于进一步了解关于坚持诱导多能状况至关重要的、干细胞及它们DNA构造的一同特征。ICFO和CRG现已为此请求了专利,两家组织正在探究将分类细胞“干性”状况,如多能性程度进行商场化推广的商机。这一技能能够单细胞灵敏度断定干细胞的多能潜力,因而其有才能变成干细胞或多能细胞运用于细胞医治或生物医学研讨之前,对这些细胞进行质量操控的一种规范办法。
  
  引荐原文摘要:
  
  Chromatin Fibers Are Formed by Heterogeneous Groups of Nucleosomes In Vivo
  
  Nucleosomes help structure chromosomes by compacting DNA into fibers. To gain insight into how nucleosomes are arranged in vivo, we combined quantitative super-resolution nanoscopy with computer simulations to visualize and count nucleosomes along the chromatin fiber in single nuclei. Nucleosomes assembled in heterogeneous groups of varying sizes, here termed “clutches,” and these were interspersed with nucleosome-depleted regions. The median number of nucleosomes inside clutches and their compaction defined as nucleosome density were cell-type-specific. Ground-state pluripotent stem cells had, on average, less dense clutches containing fewer nucleosomes and clutch size strongly correlated with the pluripotency potential of induced pluripotent stem cells. RNA polymerase II preferentially associated with the smallest clutches while linker histone H1 and heterochromatin were enriched in the largest ones. Our results reveal how the chromatin fiber is formed at nanoscale level and link chromatin fiber architecture to stem cell state.
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