Nat Commun：唤醒沉睡的巨人——新技术让沉默的X染色体重新激活

　　2016年08月18日讯 大多数分子生物学家都在寻找如何开启或调节单基因表达的方法。来自英国MRC临床科学中心的科学家们最近取得了一项新进展，他们发现了唤醒女性体细胞中被沉默的X染色体的新方法。

　　当一个“正常”细胞重新回到干细胞状态，就会出现一些失活的基因发生重新激活。临床科学中心的科学家们在进行体细胞重编程过程中发现了该过程中出现的一些最早期事件。准确理解这一切如何发生能够帮助产生更多可用于治疗的干细胞。

　　在发育过程中干细胞会逐渐发生命运决定形成具有特定功能的不同细胞，在这一过程中一些不再需要表达的基因会被关闭。科学家们利用重编程技术逆转了这一过程，不仅重新开启了被沉默的X染色体上的部分基因表达，还首次发现了这一过程中发生的一些最早期事件。相关研究结果发表在国际学术期刊Nature Communications上。

　　人类的X和Y染色体上携带了决定性别的遗传信息。男性细胞内存在一条X染色体和一条Y染色体，而女性细胞内存在两条X染色体。女性细胞只需要一条激活的X染色体，使用两个X染色体就意味着会有额外的一组基因发生激活。为了避免这种情况，细胞会随机关闭一条X染色体。研究人员对如何开启这条关闭的X染色体进行了研究。

　　想要实现重编程就要抹除DNA上的表观遗传标记，为了达到这一目的，研究人员开发了一种新技术，他们将包含一条失活X染色体的人类女性皮肤细胞与来自小鼠胚胎的一个干细胞融合在一起，诱导人类皮肤细胞发生重编程。

　　由于小鼠干细胞包含了对分化细胞进行重编程所需的各种生物学因子，这些因子会进入人类细胞的细胞核开始清除表观遗传标记物，让已经关闭的基因重新激活。在研究过程中研究人员绘制了这些表观遗传学变化的时间线。

　　研究人员表示两个细胞核的融合是一个非常关键的事件。通过观察融合前后发生的变化，科学家们开始寻找可能影响细胞重编程并重新激活X染色体的关键细胞机制。

　　经过研究他们发现了两个分子，XIST（X-inactive specific transcript）和H3K27me3，在细胞核融合前后发生了重要变化。在正常细胞中这两个分子可以帮助对X染色体进行沉默，它们包裹着DNA防止特定基因发生激活，使其保持关闭。研究人员证明当皮肤细胞开始发生重编程，这些标记物会在基因开启之前从染色体上消失。

　　但是研究人员也发现在上述重编程过程中，被沉默的X染色体上并非所有的基因都被唤醒。只有一部分基因被重新激活，许多基因仍处于沉默状态。“我们需要知道导致这种差异产生的原因。”研究人员这样说道。