随着时间的推移保持干细胞身份的秘密

在我们的一生中，一小部分造血干细胞/祖细胞(HSPC)可确保我们体内稳定产生各种血液和免疫细胞。RIKEN研究人员现在已经发现这些细胞如何保持它们发育成不同细胞的能力——即使在多年和无数轮细胞分裂之后也是如此。他们的研究发表在NatureCommunications上。

基因的表达部分受染色质组织变化的控制，染色质是一种紧密堆积的DNA和蛋白质复合物。例如，染色质可以与称为多梳抑制复合物1(PRC1)的多蛋白组装相互作用。这通过化学修饰组蛋白——DNA包装的基本单位——来沉默附近的基因。

PRC1有助于建立和保持HSPC身份的证据——确保这些祖细胞不会开始发育成功能更特化的细胞——这引起了RIKEN综合医学科学中心(IMS)和东京科学大学的TomokatsuIkawa的兴趣。

“然而，PRC1至少形成六个复合体，”Ikawa说。“并且所涉及的各种伙伴蛋白的差异可以深刻地改变它如何影响基因表达。”

现在，由位于IMS和千叶大学的Ikawa和HaruhikoKoseki领导的团队对小鼠HSPC进行的仔细分析强调了PRC1与蛋白质PCGF1形成的复合物的重要性。

值得注意的是，这种PRC1–PCGF1复合物还有助于确保胚胎干细胞具有令人难以置信的发育灵活性，这些细胞可以成熟为体内的任何其他细胞类型。

研究人员还确定了该复合物如何帮助在细胞分裂过程中保持HSPC特性。作为这个过程的一部分，每条染色体都会复制，为两个新的“子”细胞产生足够的DNA。但是新合成的DNA缺乏亲本DNA中存在的染色质组织和修饰。

这就是PRC1–PCGF1发挥作用的地方。它与主动复制的染色体相互作用并协调染色质模式的形成，确保子细胞保留与亲本细胞相同的基因表达模式。

因此，这些细胞中PCGF1的缺失往往会导致它们分化为各种免疫细胞亚型。“需要PCGF1来确保在DNA复制后继承正确的染色质构象，”Ikawa说。

虽然这些发现是理解控制血细胞发育的分子途径的重要一步，但它们只触及了潜在复杂性的表面。Ikawa及其同事现在正在弄清楚PRC1在HSPC的背景下如何与PCGF1家族中的其他蛋白质发生作用。

“例如，PCGF4对于维持HSPC身份很重要，而其他PCGF似乎对于HSPC的分化至关重要，”Ikawa说。