近日，EMBO Reports在線發(fā)表了中科院廣州生物醫(yī)藥與健康研究院裴端卿和劉興國研究組的研究成果——“Gadd45作為異染色質(zhì)松散因子提高iPS重編程”（Gadd45a is a heterochromatin relaxer that enhances iPS cell generation, EMBO Rep. 2016 Oct 4. pii: e201642402.）。該研究建立針對常異染色質(zhì)的光漂白后熒光恢復(fù)（FRAP）技術(shù)，發(fā)現(xiàn)重編程早期異染色質(zhì)變松散而常染色質(zhì)無明顯變化，并篩選鑒定出染色質(zhì)松散因子Gadd45a能顯著提高重編程效率，并闡明了Gadd45a的作用機理。這一發(fā)現(xiàn)不僅揭示了重編程早期的異染色質(zhì)變化規(guī)律，篩選到新型因子，還建立了篩選染色質(zhì)松散因子的平臺，能廣泛應(yīng)用于細(xì)胞命運轉(zhuǎn)換中。 

　　染色質(zhì)分為常染色質(zhì)和異染色質(zhì)，前者處于伸展?fàn)顟B(tài)，有轉(zhuǎn)錄活性，后者處于聚縮狀態(tài)，無轉(zhuǎn)錄活性,兩者的相互轉(zhuǎn)換在細(xì)胞命運轉(zhuǎn)變的關(guān)鍵。多能干細(xì)胞與體細(xì)胞相比，染色質(zhì)更加開放，異染色質(zhì)更少。體細(xì)胞重編程為誘導(dǎo)多能干細(xì)胞（iPSC）的過程必然在染色質(zhì)水平發(fā)生顯著重塑，但是這一過程的規(guī)律知之甚少。 

　　研究團隊開發(fā)了活細(xì)胞內(nèi)實時精確定量常染色質(zhì)和異染色質(zhì)的松散性的成像方法，通過紅色熒光（HP1a-mCherry）用于區(qū)分常異染色質(zhì)，綠色熒光（H1-GFP）的FRAP用于定量外周組蛋白的活躍程度，從而分別定量分析常異染色質(zhì)的松散性。我們將這一成像方法實時應(yīng)用于體細(xì)胞重編程中，發(fā)現(xiàn)在體細(xì)胞重編程早期，只有異染色質(zhì)顯著變松散，常染色質(zhì)沒有明顯變化。 

　　研究團隊進一步應(yīng)用這一方法用來篩選染色質(zhì)松散因子，從而開發(fā)出新的更高效的重編程方法。篩選并鑒定出Gadd45家族蛋白，可以顯著地打開染色質(zhì)，還能極大地提高重編程效率。機理研究發(fā)現(xiàn)Gadd45a蛋白是通過和核心組蛋白相互作用而解離組蛋白與DNA的結(jié)合，從而打開異染色質(zhì)。重編程三因子的靶基因大多處于異染色質(zhì)，這就像三因子要到目的地去，卻被重重關(guān)隘所阻礙，而三因子能否到目的地調(diào)動靶基因，決定著細(xì)胞能否獲得多能性。Gadd45a能打開“雄關(guān)漫道真如鐵”的異染色質(zhì)，使三因子可以輕松的“而今邁步從頭越”，結(jié)合靶基因，并提高多能性基因的表達。 

　　該研究建立的精確定量常異染色質(zhì)松散性的成像方法，可以廣泛應(yīng)用于多種細(xì)胞多種細(xì)胞命運轉(zhuǎn)換中，不僅能揭示細(xì)胞命運轉(zhuǎn)換過程中染色質(zhì)的變化規(guī)律，還能開發(fā)出新角度的細(xì)胞命運轉(zhuǎn)換技術(shù)。 

　　本研究是中科院廣州生物醫(yī)藥與健康研究院裴端卿和劉興國研究組，與中科院上海生命科學(xué)院的徐國良院士，及德國馬普分子生物醫(yī)學(xué)研究所的Hans Sch?ler合作完成的。本研究獲得科技部、中科院、國家自然科學(xué)基金、廣東省和廣州市的經(jīng)費支持。 

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活細(xì)胞內(nèi)實時精確定量常染色質(zhì)和異染色質(zhì)的松散性的成像方法

Gadd45a打開“雄關(guān)漫道真如鐵”的異染色質(zhì)，使三因子可以輕松的“而今邁步從頭越”