【科技前瞻】Nature:研究人員揭示調(diào)控多能性干細(xì)胞發(fā)育的關(guān)鍵基因

為了讓細(xì)胞和組織正常地發(fā)揮功能，某些基因需要在正確的時(shí)間開啟和關(guān)閉，以響應(yīng)來自細(xì)胞外的生長(zhǎng)因子信號(hào)。已知SMAD2和SMAD3（SMAD2/3）蛋白是這個(gè)細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)過程的一個(gè)重要組成部分，在細(xì)胞內(nèi)部被激活，是開啟和關(guān)閉許多不同生物過程所需的基因，包括胚胎發(fā)育和生長(zhǎng)、免疫系統(tǒng)的激活等。從控制某些細(xì)胞類型生長(zhǎng)到控制其他細(xì)胞類型對(duì)應(yīng)激作出反應(yīng)，它們與某些被稱為轉(zhuǎn)錄因子的DNA結(jié)合蛋白相互作用。SMAD2/3在不同的細(xì)胞中還具有不同的功能，但其作用機(jī)制尚不清楚。

近日，來自劍橋大學(xué)的研究人員探究了人多能性干細(xì)胞中的SMAD2/3與其他蛋白之間的相互作用。他們發(fā)現(xiàn)盡管SMAD2/3確實(shí)結(jié)合一些轉(zhuǎn)錄因子，但也和參與細(xì)胞中的一系列分子過程的蛋白發(fā)生相互作用，從而協(xié)調(diào)這些蛋白進(jìn)行細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)。其中的一種分子過程是近期發(fā)現(xiàn)的被稱RNA編輯的機(jī)制。當(dāng)?shù)鞍自诩?xì)胞中產(chǎn)生時(shí)，DNA先是經(jīng)過轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生信使RNA（mRNA），隨后mRNA經(jīng)翻譯后產(chǎn)生細(xì)胞所需要的蛋白。然而，RNA編輯能夠?qū)RNA進(jìn)行修飾，從而降低它的穩(wěn)定性、控制它產(chǎn)生的蛋白長(zhǎng)度并且要比僅阻止RNA轉(zhuǎn)錄更快地關(guān)閉基因。

該研究觀察到SMAD2/3能夠激活經(jīng)過RNA編輯的蛋白，從而使得特定的mRNA變得不穩(wěn)定和快速地降解。SMAD2/3發(fā)揮的作用是將細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)與RNA編輯關(guān)聯(lián)在一起，從而允許細(xì)胞開啟和隨后再次關(guān)閉對(duì)發(fā)育至關(guān)重要的基因。鑒于SMAD2/3的活性受到生長(zhǎng)因子的調(diào)節(jié)，這項(xiàng)研究闡明了胞外信號(hào)能夠控制干細(xì)胞功能的一種新方式。

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