本報(bào)訊（記者朱漢斌 通訊員黃博純）中科院廣州生物醫(yī)藥與健康研究院研究員劉興國(guó)課題組運(yùn)用多組學(xué)技術(shù)，發(fā)現(xiàn)細(xì)胞命運(yùn)調(diào)控的“表觀組—代謝組—表觀組”跨界“蝴蝶效應(yīng)”。相關(guān)研究8月24日在線發(fā)表于《自然—代謝》。

　　誘導(dǎo)多能干細(xì)胞（iPSC）技術(shù)為研究人類疾病病理和再生醫(yī)學(xué)治療提供了廣闊前景，是研究細(xì)胞命運(yùn)轉(zhuǎn)變的良好模型。iPSC重編程機(jī)理在不同層次被廣泛研究，然而，重編程中多層次是否及怎樣“跨界”調(diào)控干細(xì)胞命運(yùn)，是一個(gè)一直沒(méi)有回答的基本科學(xué)問(wèn)題。

　　劉興國(guó)介紹，該研究著眼于被稱為“Yamanaka第五因子”的Glis1，這一母系轉(zhuǎn)錄因子只在卵子和受精卵中表達(dá)。研究人員首先發(fā)現(xiàn)Glis1不僅促進(jìn)正常細(xì)胞重編程，而且實(shí)現(xiàn)了衰老細(xì)胞重編程，并進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)由Glis1得到的iPSC基因組更加穩(wěn)定。這些表明Glis1是一個(gè)強(qiáng)有力的細(xì)胞命運(yùn)決定因子。

　　研究人員運(yùn)用染色質(zhì)免疫共沉淀測(cè)序和轉(zhuǎn)錄組測(cè)序聯(lián)合分析、靶向代謝物組學(xué)、染色質(zhì)開放性測(cè)序等多組學(xué)技術(shù)，全面解析并歸納了Glis1介導(dǎo)多能性獲得的三階段途徑——“表觀組—代謝組—表觀組”跨界級(jí)聯(lián)反應(yīng)。

　　隨機(jī)階段，此級(jí)聯(lián)反應(yīng)在重編程早期由Glis1與體細(xì)胞基因和糖酵解基因的啟動(dòng)子結(jié)合而啟動(dòng)；“化蛹成蝶”階段，糖酵解基因的表達(dá)激活了這一通路，同時(shí)線粒體氧化磷酸化未受影響；決定階段，乙酰輔酶A和乳酸水平的提高分別調(diào)控了“第二波”基因和多能性基因啟動(dòng)子上的組蛋白乙?；揎椇腿樗峄揎棧谌旧|(zhì)水平打開并促進(jìn)基因轉(zhuǎn)錄表達(dá)，加速了多能性的獲得。

　　研究人員提出了由母系轉(zhuǎn)錄因子Glis1調(diào)控多能干細(xì)胞命運(yùn)的“表觀組—代謝組—表觀組”跨界級(jí)聯(lián)反應(yīng)新概念，表明Glis1實(shí)現(xiàn)衰老細(xì)胞重編程并穩(wěn)定基因組的強(qiáng)大功能，揭示Glis1介導(dǎo)“表觀組—代謝組—表觀組”的級(jí)聯(lián)反應(yīng)中，糖酵解代謝組驅(qū)動(dòng)的組蛋白乙酰化和乳酸化修飾在前期和后期的表觀遺傳組連接中，發(fā)揮“他山之石”的核心作用。

　　Glis1不僅在母系細(xì)胞中高表達(dá)，而且在病理?xiàng)l件例如癌細(xì)胞中高表達(dá)，因此這一跨界級(jí)聯(lián)反應(yīng)具有潛在的重要病理意義。

　　相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.1038/s42255-020-0267-9