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诱导众功乖巧细胞揭示了人类和类人猿之间的分歧

gecimao 发表于 2019-03-12 19:29 | 查看: | 回复:

  索尔克生物研究所(Salk Institute for Biological Studies)的研究人员首次将黑猩猩和倭黑猩猩的皮肤细胞转化为诱导多能干细胞(iPSCs),这是一种能够在体内形成任何其他细胞或组织的细胞。

  2006年,日本京都大学的Kazutoshi Takahashi和Shinya Yamanaka发明了老鼠的iPSCs,人类的iPSCs也紧随其后,并在去年获得了诺贝尔生理学或医学奖。现在,科学家们经常使用iPSCs来用细胞来模拟疾病,否则很难从活人或动物身上获得这些细胞。通过添加四种关键因素的组合,皮肤细胞可以被制成iPSC,然后诱导iPSC在培养皿中形成肝、肺和脑细胞。

  现在不仅可以用这些细胞来模拟疾病,还可以将人类的ipsc与我们的近亲类人猿进行比较,从而了解是什么分子和细胞特征使我们成为人类。

  将人类、黑猩猩和倭黑猩猩的细胞进行比较,可以为我们了解诸如感染、疾病、大脑进化、适应或遗传多样性等生物过程提供线索。到目前为止,黑猩猩和倭黑猩猩细胞的来源仅限于死后组织或血液。例如,现在你可以从这三种不同的物种中产生神经元,并将它们进行比较,以验证假说。

  在2013年10月23日发表在《自然》(Nature)杂志网络版上的这项新研究中,科学家们发现,人类和非人类灵长类动物细胞在跳跃基因或转座(一种可以复制并粘贴到整个基因组的dna元素)的调控上存在差异。科学家们说,跳跃基因提供了一种快速重组DNA的方法,可能正在塑造我们基因组的进化。

  在索尔克的弗雷德盖奇(Fred Gage)、第六世和约翰阿德勒(John Adler)的实验室里,纳韦扎、马切托和同事们在人类、黑猩猩和倭黑猩猩的iPSCs中发现了差异表达的基因。

  令该研究小组吃惊的是,其中两个基因编码的蛋白质可以限制一种名为“长穿插元素1”(long interspersed element-1,简称L1)的跳跃基因。与非人类灵长类细胞相比,人类iPSCs表达了更高水平的这些限制性因子,即APOBEC3B和PIWIL2。“我们没想到会这样,”马切托说。“这些基因吸引了我们的眼球,所以它们是我们首先关注的目标。”

  L1和其他一些跳跃基因在我们的基因组中非常丰富。这些DNA片段的插入位置很难预测,它们会产生各种各样的影响。例如,它们可能会完全扰乱基因,调节基因,或者导致基因被加工成全新的蛋白质。

  使用标记有荧光标记的L1,该小组观察到非人类灵长类的荧光iPSCs数量高于人类。在单独的实验中,他们生产了带有过多或过少的APOBEC3B和PIWIL2的iPSCs,如预期的那样,他们发现这两种蛋白质的过量抑制了移动性并减少了新插入的DNA在非人类灵长类细胞中的出现。

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