【生物帮】Cell Reports:全能性因子NANOG维持干细胞多能性的关键蛋白

日期：2014-09-09

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摘要：巴塞罗那基因组调控中心的研究人员解释说，一种蛋白质在细胞重新编程中起着重要作用。

该发现还详细介绍此蛋白的动力学，以及其与参与重编程的其他因子的相互作用和干细胞多能性的维持。这项研究发表于2014年9月4日的《Cell Reports》杂志上。

蛋白质Nanog是一种转录因子，在维持干细胞的多能状态中起关键作用。基因组调控中心的一组研究人员一直在研究这种蛋白质的作用，在新研究中，他们揭示Nanog作用的新机制。科学家已经发现，Nanog参与了其他代理商，并且他们已经详细描述该蛋白的动力学。尤其是，通过研究也参与细胞重编程的另一种蛋白质(β连环蛋白)，他们已经能够改善对Nanog功能的认识。

细胞更新是一个自然的过程，不断地发生在我们的身上。为了做到这一点，我们有干细胞去负责产生新的细胞，对那些死亡的进行补充和更新。干细胞产生未分化的多能干细胞，后者具有成为任何细胞类型的能力。这些多能干细胞跟着分化的途径走向特化，能够生产从神经元到皮肤的任何类型的细胞。

科学家想知道，让干细胞分化为任一种或保持多能性的机制。也有许多的研究试图逆转这一过程，使已分化细胞重新编程成为多能性。知道这些过程的所有成员，对于理解干细胞是如何工作的，是至关重要的，并促进再生医学的进步。

“我们知道，Nanog以某种方法参与了维持干细胞多能性，现在我们已经知道它所使用的机制了，并且我们可以更好地理解它是如何工作的，” 这项研究的作者之一Lucía Marucci说，她工作于CRG由研究员皮娅·卡斯马领导的细胞重编程和再生实验室。“研究这个过程让我们发现，不仅Nanog在重编程扮演关键的角色，而且也发现该过程的另一个蛋白质的动力学，其称为β连环蛋白。我们现在知道，β-连环蛋白就像Nanog一样，在细胞中不断波动，而不仅仅是在重编程过程中被激活的时候，”这项研究的合作者、来自于同一实验室的Elisa Pedone补充道。

为了理解和定义这两种蛋白质的活性参数，研究人员已经开发出了可以解释这个动态的数学模型。该模型可以用于随着时间的推移以及在不同情况下，理解细胞中的这些蛋白质的行为。

我们谈论的是关于干细胞重编程的功能和动力学的一个基本发现。持续不断的更多研究过程为未来药物带来巨大的希望。由ICREA研究教授皮娅·卡斯马领导的实验室，正在为这方面的知识作出决定性的贡献。她的小组着手于协调细胞分化和重编程的基本机制，直到重新编程的具体方法用于修复某些组织损伤。

原文摘要：

β-Catenin Fluctuates in Mouse ESCs and Is Essential for Nanog-Mediated Reprogramming of Somatic Cells to Pluripotency

Lucia Marucci, Elisa Pedone, Umberto Di Vicino, Blanca Sanuy-Escribano, Mark Isalan, Maria Pia Cosma

The Wnt/β-catenin pathway and Nanog are key regulators of embryonic stem cell (ESC) pluripotency and the reprogramming of somatic cells. Here, we demonstrate that the repression of Dkk1 by Nanog, which leads indirectly to β-catenin activation, is essential for reprogramming after fusion of ESCs overexpressing Nanog. In addition, β-catenin is necessary in Nanog-dependent conversion of preinduced pluripotent stem cells (pre-iPSCs) into iPSCs. The activation of β-catenin by Nanog causes fluctuations of β-catenin in ESCs cultured in serum plus leukemia inhibitory factor (serum+LIF) medium, in which protein levels of key pluripotency factors are heterogeneous. In 2i+LIF medium, which favors propagation of ESCs in a ground state of pluripotency with many pluripotency genes losing mosaic expression, we show Nanog-independent β-catenin fluctuations. Overall, we demonstrate Nanog and β-catenin cooperation in establishing naive pluripotency during the reprogramming process and their correlated heterogeneity in ESCs primed toward differentiation.

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