有细胞在体内被称为多能干细胞,还专门在一个特定的生物功能。这些细胞保持潜力成为一个生物体的任何可能的细胞类型。多能干细胞显示在再生和移植医学等领域的巨大希望的属性,包括无限的自我更新。蛋白质NANOG是多能干细胞的警示标志和必要的因素重置回天真的特殊细胞,未经训练的干细胞。人类NANOG是如何完成这一壮举基本上仍是个谜。

休斯顿贝勒医学院的研究人员在《医学和合作机构报告自然细胞生物学洞察人类NANOG如何促进机制的激活细胞多能性。研究团队发现NANOG的“超级粘性”使它形成大骨料在非常低的浓度。这些聚合与染色质——字符串线圈形成染色体携带的DNA和蛋白质细胞的遗传信息,重塑基因组景观的方式激活多能性状态。

“重新设置专门的细胞多能性状态需要大规模重组的染色质和基因表达的变化——打开多能性基因与关闭指定专门的细胞的基因,”说通讯作者约瑟芬Ferreon博士助理教授,药理学和化学生物学和成员的丹•邓肯综合癌症中心贝勒。“此外,协调基因活化通常需要使DNA元素远更接近使基因表达。我们发现NANOG的属性——自然软盘,灵活的三维形状和结构类似于c端尾巴prion-like蛋白质,使它能够实现这一目标。”

研究NANOG提出了重大挑战

NANOG的高self-adhere倾向和总给传统的整体技术带来了一个问题,需要高蛋白质浓度。研究这个极具挑战性的蛋白质,团队采取高度敏感的荧光方法。

“在这项研究中,我们应用单分子和荧光显微技术波动我们可以想象是否两个分子相互作用。实验是在非常低的浓度,picomolar摩尔,我们通常可以避免聚合和调查高度aggregation-prone蛋白质,”说的共同通讯作者艾伦博士克里斯Ferreon的药理学助理教授和化学生物学贝勒。“然而,NANOG,即使在极低的浓度,我们仍然发现聚合。尽管如此,我们能够表明,NANOG聚合实际上是其功能的关键主转录因子和中介过渡性的dna。这种现象可能NANOG所特有的。”

“我们认为,这种现象就是NANOG表达的原因是建立多能性的关键。当NANOG的水平很低,细胞很容易区分,当水平高,地面多能状态或“充分重置”是实现和维护,”约瑟芬Ferreon博士说。

NANOG聚合类似于淀粉,是有罪的老年痴呆症和其他神经退行性疾病。然而,在NANOG的情况下,聚合物不与有害条件有关,但一个至关重要的细胞过程中,细胞多能性的激活。越来越多的科学证据表明,并非所有的淀粉都是有害的,有些可能相当实用。越来越多的amyloid-forming prion-like发现蛋白质分子的细胞等功能基因表达,染色质凝聚和细胞信号。

研究人员认为NANOG就像一个分子胶可以启动和稳定关键重要染色质交互多能性状态。NANOG聚合行为也解释了蛋白质分子的中心地位及其交互作用与许多重要的染色质监管机构参与开放染色质和识别和修改特定的染色质区域。

“在未来,我们希望能了解更多关于NANOG所扮演的角色及其prion-like地区招聘或配合重要的转录因子,辅活化因子和表观遗传调节器改造基因组景观,”约瑟芬Ferreon博士说。

其他贡献者这项工作包括Kyoung-Jae崔我吴廷琰,创业天虹气,Joo-Hyung李,菲比s Tsoi Mahla Zahabiyon,亚历山大Bajic, Liya Hu b·普拉萨德诉Venkataram Shih-Chu杰夫廖和李文博。

参考:崔KJ,关丽珍MD,气C, et al . NANOG prion-like装配协调衔接促进染色质DNA重组和激活的多能性。Nat细胞生物。2022年。doi:10.1038 / s41556 - 022 - 00896 - x

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