代謝蛋白遷移會激活胚胎自己的基因組

在一項新的研究中，來自美國加州大學洛杉磯分校伊萊和伊迪特-布羅德再生醫(yī)學與干細胞研究中心的研究人員發(fā)現(xiàn)為了激活哺乳動物胚胎的基因組，它需要遷移一組代謝蛋白。這些代謝蛋白在正常情形下是在細胞的線粒體中發(fā)現(xiàn)的。在小鼠胚胎受精大約兩天后，它們遷移到含有DNA的細胞核中。相關研究結果近期發(fā)表在Cell期刊上，論文標題為“Nuclear Localization of Mitochondrial TCA Cycle Enzymes as a Critical Step in Mammalian Zygotic Genome Activation”。

在發(fā)育早期，哺乳動物胚胎（或者說合子）具有它需要生長和分裂所需的所有材料：卵細胞中含有的基因和蛋白。但是在發(fā)生一些細胞分裂后，這種合子需要激活它自己的基因組?？茖W家從沒有*理解這種轉(zhuǎn)變是如何發(fā)生的。他們已知丙酮酸等某些代謝化合物是這種轉(zhuǎn)變所需的，但是也已觀察到在這個發(fā)育階段，線粒體比較小，沒有活性。在正常情形下，線粒體對丙酮酸進行加工，產(chǎn)生能量。

論文通信作者、加州大學洛杉磯分校布羅德研究所聯(lián)席主任Utpal Banerjee教授和同事們通過在缺乏丙酮酸的培養(yǎng)皿中培養(yǎng)小鼠合子，證實丙酮酸是合子激活它們自己的基因組所必需的。此后，在小鼠胚胎和人胚胎中，他們利用多種方法確定了在一種被稱作三羧酸循環(huán)（TCA cycle）的代謝過程中對丙酮酸進行加工的蛋白的位置。他們發(fā)現(xiàn)就在小鼠胚胎激活它自己的基因組之前，即兩細胞階段，這些三羧酸循環(huán)蛋白從線粒體遷移到細胞核。盡管在缺乏丙酮酸的培養(yǎng)皿中培養(yǎng)的小鼠細胞通常在兩細胞階段停止生長，但是他們能夠通過加入三羧酸循環(huán)產(chǎn)生的一種代謝化合物來拯救這些細胞。在人胚胎中重復其中的一些實驗，他們證實正當它的基因組被激活時（在六到八細胞階段），這些代謝蛋白從線粒體遷移到細胞核。

代謝蛋白在早期胚胎發(fā)育中發(fā)揮的重要作用可能影響在未來對一些不育不孕癥進行治療。此外，研究人員假設具有類似于早期合子代謝性質(zhì)的一些干細胞（包括癌干細胞）可能也需要遷移這些三羧酸循環(huán)蛋白。更好地理解這種遷移可能有助認識干細胞生物學特征和改變癌癥療法。