麻省理工学院和哈佛大学的科学家发现一类神秘大分子RNAs在胚胎发育过程中起到核心作用,改变以前的认识——只有蛋白质是这一过程的主要调控者。论文发表在8月28日的《Nature》期刊上,研究揭示了这类RNAs调控胚胎干细胞(ES)的分化命运:一方面,让ES保持未分化状态;另一方面,指导ES向特定细胞分化。

胚胎的发育缺不了非编码RNA
几年前,许多科学家发现了人和小鼠基因组编码数以千计的不寻常RNAs分子(基因间非编码RNAs,lincRNAs),但却完全不清楚它们的功能。 对ES细胞100多个lincRNAs的研究,科学家发现这类分子有助于调控细胞的发育。lincRNAs与蛋白质相互作用后调控基因的表达,这表明lincRNAs可在多数细胞中发挥相同的作用。
论文的第1作者Mitchell Guttman 称,这项对lincRNAs的研究全球范围内尚属首次,我们之所以选择胚胎干细胞,是因为它在分化方面很重要,也容易被人了解。通过研究ES,我们能在分化的不同阶段解析lincRNAs的作用。
通过使用遗传工具,科学家沉默100多个lincRNAs的表达。他们发现绝大多数的lincRNAs对ES细胞具有重大影响,这表明lincRNAs在细胞分化过程中发挥关键作用。
ES细胞可选择2个主要途径之一:一种是分化成特定的细胞类型如血细胞或神经元;另一种是细胞分裂后仍保持多能分化潜能。依次封闭lincRNAs,科学家发现了几十个抑制基因表达的lincRNA分子,这类基因仅对分化细胞起重要作用。同时,他们还发现了几十个引起干细胞分化潜能丧失的lincRNA分子。
Guttman 称,这是个平衡的过程。为了维持多能分化潜能,细胞必须抑制分化基因的表达。
lincRNAs充当组织角色,像支架一样把各种蛋白组装成一个功能单位。lincRNAs也像小组的组长,调集小组的成员把工作做好。
为了理解它们的作用方式,我们必须让这类RNAs按照我们的意愿行事,这样就可定位到疾病中不正常调控的关键基因。(生物探索译 Pobee)
