在一項新的研究中，來自美國威爾康奈爾醫(yī)學(xué)院的研究人員發(fā)現(xiàn)干細(xì)胞在細(xì)胞分裂后利用它們的基因上的一系列蛋白“標(biāo)簽”保持它們的身份。這一結(jié)果可能有助進(jìn)一步理解癌癥等某些疾病如何產(chǎn)生，并且可能在抵抗疾病中發(fā)揮著廣泛的臨床影響。相關(guān)研究結(jié)果發(fā)表在2017年5月16日的Cell Reports期刊上，論文標(biāo)題為“Widespread Mitotic Bookmarking by Histone Marks and Transcription Factors in Pluripotent Stem Cells”。
多能性干細(xì)胞（PSC）能夠轉(zhuǎn)化為體內(nèi)的任何一種類型的細(xì)胞。每個干細(xì)胞變成何種類型的細(xì)胞是由多種蛋白調(diào)節(jié)的一種受到嚴(yán)格控制的系統(tǒng)決定著的。當(dāng)每個干細(xì)胞進(jìn)行有絲分裂時，所產(chǎn)生的每個所謂的子細(xì)胞應(yīng)當(dāng)與它的起源細(xì)胞具有相同的細(xì)胞類型。但是在有絲分裂期間，這種控制系統(tǒng)受到短暫地破壞，從而為細(xì)胞能夠“忘記”它的身份和轉(zhuǎn)化為一種不同的細(xì)胞類型打開一個時間窗口。
論文通信作者、威爾康奈爾醫(yī)學(xué)院桑德拉-愛德華梅耶癌癥中心醫(yī)學(xué)分子生物學(xué)助理教授Effie Apostolou博士說，“如果細(xì)胞不記住它的身份，那么它能夠轉(zhuǎn)化為其他的細(xì)胞類型，甚至是惡性腫瘤細(xì)胞。理解這個過程如何受到控制對理解很多疾病如何產(chǎn)生是必要的。”
在這項新的研究中，Apostolou博士和她的團(tuán)隊發(fā)現(xiàn)PSC保持它的細(xì)胞身份是通過它的基因上的一系列“標(biāo)簽”實現(xiàn)的。這些標(biāo)簽在有絲分裂期間不會發(fā)生變化。Apostolou博士說，“因此當(dāng)細(xì)胞在發(fā)生有絲分裂后，繼續(xù)發(fā)揮它的功能（如進(jìn)行轉(zhuǎn)錄）時，這些標(biāo)簽發(fā)揮著檢查點的作用以便確保這個過程正確地發(fā)生。”通過這種方式，PSC確保在發(fā)生有絲分裂后它產(chǎn)生的子細(xì)胞與它們的母細(xì)胞具有相同的細(xì)胞身份。
這些研究人員鑒定出一些蛋白是潛在的標(biāo)簽候選物，隨后在有絲分裂的這個關(guān)鍵的時間窗口期間移除細(xì)胞中的這些蛋白。Apostolou博士說，“如果這個時間窗口和這些蛋白的存在確實在有絲分裂期間發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，那么細(xì)胞身份就會發(fā)生變化。”
這些研究人員發(fā)現(xiàn)當(dāng)這些有絲分裂標(biāo)簽在PSC受到破壞時，這些細(xì)胞不能夠維持它們的身份：它們在一次又一次發(fā)生有絲分裂時并不可靠地分裂為相同類型的細(xì)胞。Apostolou博士說，