血細胞分化表觀的遺傳機制是什麼樣的

2020-12-08 生物幫

在骨髓中，血液幹細胞通過前體細胞產生具有各種功能的多種血細胞類型：白細胞負責免疫防禦;紅細胞負責氧氣的運輸;或血小板，對於血液凝結必不可少。細胞發展成哪種細胞取決於多種因素。在最新的研究中，Asifa Akhtar的實驗室表明，正確劑量的表觀遺傳調節劑MOF對細胞命運有重要影響。如果在適當的時間激活，該酶會觸發血液幹細胞和前體細胞的發育程序，並且這些細胞分化為紅細胞。

人體平均含有35萬億個紅細胞(RBC)。一秒鐘內，約有三百萬個此類小盤狀細胞死亡。但是在第二秒，還會產生相同數量的數字以保持活動RBC的水平。有趣的是，所有這些細胞都經歷了稱為紅細胞生成的多級分化過程。它們從造血幹細胞(HSC)(包括所有類型的免疫細胞的每種血細胞的前體)開始，然後分化為多能祖細胞(MPP)，然後逐步分化為成熟的紅細胞。

如果這種分化過程失敗，可能會損害我們的健康。例如，如果較少的HSC選擇遵循RBC路線圖，則該個體將容易發生貧血。另一方面，免疫細胞路線圖中的異常與白血病的發作有關。

早期造血的表觀遺傳調控

位於弗賴堡的免疫生物學和表觀遺傳學MPI的Akhtar實驗室研究了控制血細胞分化過程的因素。現在，研究小組已經確定了表觀遺傳調控因子MOF如何在紅細胞生成過程中協調HSC的命運。

「控制細胞發育過程的最重要的內在線索之一是染色質景觀的調節，」阿赫塔爾說。在我們的細胞中，DNA被包裹在組蛋白周圍，形成染色質結構。這種包裝在特定於細胞類型的基因調節中以及在類紅細胞分化中起著至關重要的作用。在默認狀態下，染色質不是「允許的」，這意味著基因已關閉。但是轉移組蛋白會打開染色質並促進基因表達。

表觀遺傳調節劑指導HSC走上正確的道路

已知MOF酶通過在一個特定位點(K16ac)上乙醯化H4組蛋白直接觸發染色質的「開放」。當實驗室跟蹤小鼠紅細胞生成過程中的MOF佔用時，他們發現該酶通過調節HSC和RBC祖細胞的染色質可及性來動態地協調紅細胞生成。「我們的數據表明，在血細胞發育過程中正確的Mof劑量和時間對啟動染色質激活紅系發育程序至關重要。該過程可確保正確的轉錄因子網絡對於紅系分支至關重要。」作者塞西莉亞·佩索阿·羅德裡格斯(Cecilia Pessoa Rodrigues)。

相關焦點

  • 揭示細胞表觀信息穩定遺傳的相關分子機制—新聞—科學網
    中科院生物物理所：
  • 研究繪製人類幹細胞多譜系分化和重編程的多維表觀遺傳圖譜
    個體發育是指受精卵經過細胞分裂、組織和器官形成，最終發育成個體的過程。其中，幹細胞持續的自我更新和多譜系分化是組織器官形成和個體發育的基礎。因此，幹細胞命運決定的機制解讀將有助於深入理解器官發生和個體發育的生物學過程。
  • 劉光慧等合作繪製人類幹細胞多譜系分化和重編程多維表觀遺傳圖譜
    個體發育是指受精卵經過細胞分裂、組織和器官形成，最終發育成個體的過程。其中，幹細胞持續的自我更新和多譜系分化是組織器官形成和個體發育的基礎。因此，幹細胞命運決定的機制解讀將有助於深入理解器官發生和個體發育的生物學過程。
  • 表觀遺傳學是人體每天生產100億個血細胞的關鍵
    （HSC），而它們正是人體每天製造的100億個血細胞的來源。　　北京時間8月6日，發表在《Science Advances（科學進展）》上的一項新研究中，來自西班牙巴塞隆納的聯合研究團隊發現，表觀遺傳調控因子PHF19對HSC分化至關重要，如果沒有它，血液組織將失衡，就會出現相當於自然衰老時的狀態。　　血液是一種複雜的組織，由不同的特殊細胞（白細胞、紅細胞、血小板等）組成。
  • 某複合物在心肌細胞表觀遺傳控制中起關鍵作用
    從單個全能受精卵產生廣泛不同和特化的細胞類型涉及大規模轉錄變化和染色質重組。先鋒轉錄因子在編程表觀基因組中起關鍵作用，並在連續細胞譜系規範和分化步驟中促進其他調節因子的募集。該研究揭示Isl1 / Brg1-Baf60c複合物在協調心臟發生和建立心肌細胞命運的表觀遺傳記憶中起著至關重要的作用。幹細胞/祖細胞分化為不同的譜系涉及到一系列大規模的轉錄變化和染色質重組。組織特異性轉錄因子與表觀遺傳修飾因子協同作用對表觀基因組進行編程，建立細胞同一性，這是由表觀遺傳調控機制進一步維持的。
  • Cell發表關於人類原始生殖細胞中基因表達網絡的表觀遺傳調控機制...
    因此，對人類早期胚胎以及原始生殖細胞的發育過程進行深入的研究對於理解人類胚胎發育特徵以及對於反覆流產、胚胎停育、不孕不育等疾病發病機制的認識具有重要意義。基因組DNA甲基化作為一種重要的表觀遺傳修飾方式，是調控細胞分化發育過程中基因表達的主要機制之一，它並不改變基因序列，但是可以遺傳給後代，容易受外界環境的影響而發生改變，在胚胎發育、幹細胞分化、癌症發生等方面發揮著重要的作用。
  • ...和梁興群團隊等揭示Isl1在心肌細胞凋亡表觀遺傳控制中的關鍵作用
    同濟大學心律失常教育部重點實驗室孫雲甫團隊和梁興群團隊等揭示Isl1在心肌細胞凋亡表觀遺傳控制中的關鍵作用 來源：醫學院   時間：2019
  • Genet & Epige:表觀遺傳機制如何調節多種有機體的生命機能
    近日，一項刊登於國際雜誌Genetics and Epigenetics上的研究報告中，來自波士頓大學醫學院的研究人員通過研究對原核生物（細菌）、簡單的真核生物（多細胞生物）以及高度複雜的原核生物（人類）的表觀遺傳學機制的進化進行了一項比較分析，細菌在數十億年前就開始進化了，在早期階段，自然界就開始了在不改變細菌細胞DNA組織順序的前提下來使其DNA發揮不同的功能，而這就是通過給
  • 揭示先鋒轉錄因子在細胞凋亡表觀遺傳中的關鍵作用 | Cell Research
  • 杭州師範大學Cell Stem Cell揭示幹細胞表觀遺傳調控
    來自杭州師範大學的研究人員證實，SIRT6通過表觀遺傳調控Wnt信號控制了造血幹細胞穩態。這一研究發現發布在4月7日的《細胞幹細胞》（Cell Stem Cell）雜誌上。杭州師範大學衰老研究所的鞠振宇（Zhenyu Ju）教授與助理研究員汪虎（Hu Wang）博士是這篇論文的共同通訊作者。
  • 劉光慧/曲靜/孫前文/張維綺等繪製人類細胞分化和重編程過程R-loop等多維表觀圖譜
    R-loop 在不同細胞類型中可以通過不同的分子機製作為調控基因表達的激活劑或抑制劑，R-loop 主要富集在增強子、啟動子區域，並且通常與活化組蛋白標記如 H3K4me3 共定位。雖然 R-loop 在調節染色質結構、染色體開放度和轉錄過程中已經有了一定的了解，但是 R-loop 在細胞分化和可塑性中的具體功能仍然缺乏詳細的理解。
  • 科學家揭示ZKSCAN3延緩人幹細胞衰老的表觀遺傳機制
    然而目前國際上關於ZKSCAN3的研究主要基於腫瘤細胞系及模式動物，其在正常人類幹細胞等二倍體細胞中的生物學功能尚不明確。機制方面，ZKSCAN3能通過穩固細胞核膜蛋白與異染色質的相互作用，從而增強基因組穩定性並抑制重複元件表達。　　在該項研究中，研究人員首先發現ZKSCAN3在人類早衰症間充質幹細胞、複製性衰老間充質幹細胞，以及老年個體分離的原代間充質幹細胞中均呈現出下調表達，暗示著ZKSCAN3與衰老調控的潛在聯繫。
  • Cancer Cell:表觀遺傳的腫瘤異質性
    表觀遺傳學修飾可以在不改變DNA序列的情況下調控基因的活性，廣泛參與了細胞對基因表達的控制，在細胞生長、細胞分化、細胞增殖和疾病狀態中起到了關鍵性的作用，由此不少科學家都展開了表觀遺傳與癌症發生發展的研究。
  • 生殖細胞表觀遺傳研究獲新進展 對後代影響重大
    日前，國際權威學術期刊《細胞》以封面文章的形式，發表了北京大學喬傑、湯富酬研究團隊的研究成果——人類原始生殖細胞的轉錄組和DNA甲基化組景觀圖。該項成果為探究人類生殖細胞表觀遺傳重編程、DNA甲基化隔代遺傳及幹細胞向精卵定向分化等問題提供了理論基礎，對開展輔助生殖技術安全性評估、疾病對後代影響評價等研究具有重要意義。
  • 植物維管發育表觀調控機製取得進展
    該研究藉助獨特的擬南芥管狀分子異位誘導系統VISUAL（Vascular Induced System Using Arabidopsis Leaves），通過一系列的甲基化組和轉錄組分析，確定了DNA主動去甲基化在維管發育中的作用，並揭示了木質部管狀分子分化的表觀遺傳調控機制。
  • 曲靜/劉光慧/張維綺揭示ZKSCAN3延緩人幹細胞衰老的表觀遺傳機制
    然而目前國際上關於ZKSCAN3的研究主要基於腫瘤細胞系及模式動物，其在正常人類幹細胞等二倍體細胞中的生物學功能尚不明確。機制方面，ZKSCAN3能通過穩固細胞核膜蛋白與異染色質的相互作用，從而增強基因組穩定性並抑制重複元件表達。在該項研究中，研究人員首先發現ZKSCAN3在人類早衰症間充質幹細胞、複製性衰老間充質幹細胞，以及老年個體分離的原代間充質幹細胞中均呈現出下調表達，暗示著ZKSCAN3與衰老調控的潛在聯繫。
  • 研究揭示肺中髓系細胞多樣性的轉錄組和表觀遺傳機制
    研究揭示肺中髓系細胞多樣性的轉錄組和表觀遺傳機制 作者：小柯機器人 發布時間：2020/1/25 10:53:38 美國加州大學聖地牙哥分校Eniko Sajti等研究人員的一項最新工作揭示了肺中髓系細胞多樣性的轉錄組和表觀遺傳機制
  • Stem Cell Rep:供體亞型或可控制誘導多能幹細胞的分化
    發表在《Stem Cell Reports》雜誌上報導，研究結果推翻了一種假設--來自不同組織類型的細胞的「表觀遺傳記憶」會顯著影響誘導多能幹細胞(iPS)的分化。在實驗室條件下，iPS細胞可來自人類細胞。這樣的iPS細胞可以無限量的培養，如果有必要的話，它們可以分化成所需的細胞類型，如心臟、肝臟或神經細胞。
  • 科學網—表觀遺傳「淘金熱」襲來
    圖片來源：Illustration by Nik Spencer/Nature 一些奇思妙想似乎會突然冒出來，不過2008年，Chuan He卻有意地尋找這樣一個想法。美國國立衛生研究院當時剛剛啟動資金支持高風險、高影響項目，伊利諾州芝加哥大學化學家He打算申請。
  • PLoS Gene:周榮家等減數分裂表觀遺傳調控研究獲進展
    近日，武漢大學生命科學學院周榮家教授和程漢華教授實驗室在減數分裂表觀遺傳調控方面取得新突破，相關論文「DNA demethylation and USF regulate the meiosis-specific expression of the mouse Miwi」，在線發表於遺傳學領域著名學術期刊《PLoS Genetics》（IF：9.543