代謝蛋白遷移會(huì)激活胚胎自己的基因組

在一項(xiàng)新的研究中，來(lái)自美國(guó)加州大學(xué)洛杉磯分校伊萊和伊迪特-布羅德再生醫(yī)學(xué)與干細(xì)胞研究中心的研究人員發(fā)現(xiàn)為了激活哺乳動(dòng)物胚胎的基因組，它需要遷移一組代謝蛋白。這些代謝蛋白在正常情形下是在細(xì)胞的線粒體中發(fā)現(xiàn)的。在小鼠胚胎受精大約兩天后，它們遷移到含有DNA的細(xì)胞核中。相關(guān)研究結(jié)果近期發(fā)表在Cell期刊上，論文標(biāo)題為“Nuclear Localization of Mitochondrial TCA Cycle Enzymes as a Critical Step in Mammalian Zygotic Genome Activation”。

在發(fā)育早期，哺乳動(dòng)物胚胎（或者說(shuō)合子）具有它需要生長(zhǎng)和分裂所需的所有材料：卵細(xì)胞中含有的基因和蛋白。但是在發(fā)生一些細(xì)胞分裂后，這種合子需要激活它自己的基因組?？茖W(xué)家從沒(méi)有*理解這種轉(zhuǎn)變是如何發(fā)生的。他們已知丙酮酸等某些代謝化合物是這種轉(zhuǎn)變所需的，但是也已觀察到在這個(gè)發(fā)育階段，線粒體比較小，沒(méi)有活性。在正常情形下，線粒體對(duì)丙酮酸進(jìn)行加工，產(chǎn)生能量。

論文通信作者、加州大學(xué)洛杉磯分校布羅德研究所聯(lián)席主任Utpal Banerjee教授和同事們通過(guò)在缺乏丙酮酸的培養(yǎng)皿中培養(yǎng)小鼠合子，證實(shí)丙酮酸是合子激活它們自己的基因組所必需的。此后，在小鼠胚胎和人胚胎中，他們利用多種方法確定了在一種被稱作三羧酸循環(huán)（TCA cycle）的代謝過(guò)程中對(duì)丙酮酸進(jìn)行加工的蛋白的位置。他們發(fā)現(xiàn)就在小鼠胚胎激活它自己的基因組之前，即兩細(xì)胞階段，這些三羧酸循環(huán)蛋白從線粒體遷移到細(xì)胞核。盡管在缺乏丙酮酸的培養(yǎng)皿中培養(yǎng)的小鼠細(xì)胞通常在兩細(xì)胞階段停止生長(zhǎng)，但是他們能夠通過(guò)加入三羧酸循環(huán)產(chǎn)生的一種代謝化合物來(lái)拯救這些細(xì)胞。在人胚胎中重復(fù)其中的一些實(shí)驗(yàn)，他們證實(shí)正當(dāng)它的基因組被激活時(shí)（在六到八細(xì)胞階段），這些代謝蛋白從線粒體遷移到細(xì)胞核。

代謝蛋白在早期胚胎發(fā)育中發(fā)揮的重要作用可能影響在未來(lái)對(duì)一些不育不孕癥進(jìn)行治療。此外，研究人員假設(shè)具有類似于早期合子代謝性質(zhì)的一些干細(xì)胞（包括癌干細(xì)胞）可能也需要遷移這些三羧酸循環(huán)蛋白。更好地理解這種遷移可能有助認(rèn)識(shí)干細(xì)胞生物學(xué)特征和改變癌癥療法。