染色質相關蛋白在渦蟲成體干細胞調控及再生過程中發揮重要作用
淡水渦蟲(Planarian)被切割后,身體的一部分依然能再生出一個完整的渦蟲。其強大的再生能力依賴于體內豐富的成體干細胞(約占總細胞數目的25%)。渦蟲是zui簡單的三胚層起源的生物,超過80%的基因與高等生物同源,相關研究對于理解高等生物的干細胞調控,及神經、肌肉、生殖、腸道等系統的再生機理有重要意義。近年來,渦蟲基因組測序基本完成,RNAi篩選為基因功能研究提供了工具,但其再生中的表觀遺傳學調控機理并不清楚。
研究組引進了通用的地中海渦蟲(Schmidtea mediterranea)單克隆品系,發展并完善了渦蟲研究平臺,形成了一定的研究特色。博士研究生曾安等結合RNAi篩選等技術,系統地開展了成體干細胞介導再生過程中染色質調節機制的研究。通過克隆并篩選205個染色質相關蛋白,研究人員發現,至少有12個染色質相關基因參與調節渦蟲再生過程。有趣的是,渦蟲的HP1(Heterochromatin protein 1)同源基因HP1-1特異性地表達在渦蟲成體干細胞中,對再生過程中新生芽基(Blastema)的長成是必需的。當HP1-1被敲低后,干細胞自我更新受到抑制并導致其過早分化。進一步研究發現在渦蟲受到損傷時,HP1-1與介導基因轉錄延伸(Transcription elongation)的FACT復合體互作,上調增殖相關基因Mcm5的表達,從而促進損傷后渦蟲成體干細胞的增殖反應,并起始再生過程中芽基形成。通過研究組建立的渦蟲特異性抗體、芯片及染色質免疫沉淀(ChIP)等實驗手段,揭示了表觀遺傳學調控渦蟲再生的機理,并闡明了HP1-1調控干細胞行為的細胞及分子生物學基礎,為深入研究表觀遺傳機制調控成體干細胞及再生提供了新的切入點。