当干细胞分裂时，它们具有自我更新（即自我复制）或发育成特定谱系的非凡潜力。这项研究由加州大学河滨分校的生物化学家领导，加深了对干细胞如何在每次分裂时保持独特的谱系身份的理解。
由生物化学系助理教授Sihem Cheloufi 和Jernej Murn 领导的研究表明，一种称为染色质组装因子-1 (CAF-1) 的蛋白质复合物如何控制基因组组织以维持谱系保真度。该报告将于当地时间4月29日在《Nature Communications》上发布。
细胞每次分裂时，都必须创建其基因组的副本，不仅仅是DNA 序列，还包括DNA 与蛋白质一起包装到染色质中的方式。染色质被组织成基因组位点，这些位点要么开放且易于访问，要么更密集且不易访问。
“不同细胞的身份在很大程度上依赖于更开放的基因组位点，因为只有位于这些区域的基因才有可能表达并转化为蛋白质，”Cheloufi 说。
此外，她补充说，为了在细胞分裂过程中保持细胞的身份，开放和封闭染色质的位置或“染色质组织”必须忠实地转移到基因组的新副本中，这项任务主要委托给CAF-1。
Cheloufi 表示：“为了帮助CAF-1 在细胞分裂过程中确保正确的染色质组织，大量转录因子以DNA 序列特异性方式被吸引到开放区域，作为书签并招募转录机制来纠正线粒体中的特定基因。”说。从而保证它们的表达。我们想知道在细胞分裂过程中维持细胞特异性染色质组织需要多大程度的CAF-1。”
研究人员使用未成熟的血细胞作为模型，它可以自我更新或变成中性粒细胞。中性粒细胞是不可分裂的细胞，是我们身体抵御病原体的第一道防线。有趣的是，他们发现CAF-1不仅对于维持这些未成熟血细胞的自我更新至关重要，而且对于维持其谱系特征也至关重要。即使CAF-1 水平适度降低也会导致细胞忘记其身份并采取混合谱系阶段。
Cheloufi 说：“缺乏CAF-1 的中性粒细胞变得更具可塑性，可以共同表达来自不同谱系的基因，包括红细胞和血小板的基因。” “从发育生物学的角度来看，这非常有趣。”
在分子水平上，研究小组发现CAF-1 经常使特定的基因组位点压缩，使特定的转录因子（尤其是一种称为ELF1 的转录因子）无法接近。
Murn 说：“通过观察染色质组织，我们发现有大量基因组位点异常开放，并被ELF1 吸引，以响应CAF-1 的丢失。” “我们的研究进一步指出ELF1 在决定几种血细胞谱系的命运中发挥着关键作用。” ”
加州大学河滨分校的研究人员使用来自小鼠骨髓的未成熟血细胞，并将其改造为在组织培养物中生长。他们与辛辛那提儿童医院医疗中心的血液学专家、该研究的共同通讯作者安德鲁·沃尔克(Andrew Volk)合作，使用小鼠模型并在体内验证了他们的发现。
接下来，Cheloufi 和她的同事希望了解CAF-1 如何在特定位点保留染色质状态，以及这个过程在不同的细胞类型中是否有不同的作用。
“就像一座城市一样，基因组有它的景观，有特定的地标。了解CAF-1 和其他分子如何精确地维持基因组的‘天际线’将会很有趣。解决这个问题还可以帮助我们了解如何预测方式鉴于CAF-1 在DNA 复制过程中包装基因组中的基本作用，我们预计这原则上适用于许多组织中的所有分裂细胞，例如肠道、皮肤、骨髓甚至大脑。细胞，”切洛菲说。
