科学家研究血细胞分化的表观遗传机制

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科学家研究血细胞分化的表观遗传机制

平均而言,人体含有35万亿红细胞(红细胞)。大约有300万个这种圆盘状的小细胞在一秒钟内死亡。但在这一秒,同样的数字也被用来维持活性红细胞的水平。有趣的是,所有这些细胞都经历了一个多级分化过程,称为红细胞生成。它们从造血干细胞(造血干细胞)开始,造血干细胞是包括所有类型免疫细胞在内的所有血细胞的前体,然后首先分化为多能祖细胞(MPPs),然后逐渐特化为成熟的红细胞。

如果这种分化过程失败了,它可能对我们的健康有害。例如,如果较少的造血干细胞选择遵循红细胞路线图,个体将容易发展为贫血。另一方面,免疫细胞路线图的异常与白血病的发病有关。

早期造血中的表观遗传调控

阿西法·阿赫塔尔(Asifa Akhtar)在位于弗赖堡的MPI免疫生物学和表观遗传学实验室(MPI of Immunobiology and Epigenetics)负责研究决定血细胞分化过程的因素。现在,研究小组已经确定了在红细胞生成过程中,作为表观遗传调节因子的MOF酶是如何控制HSC的命运的。

“控制细胞发育过程的最重要的内在线索之一是染色质景观的调节,”阿西法·阿赫塔尔说。在我们的细胞中,DNA被包裹在组蛋白周围形成染色质结构。这种包装在细胞类型特异性基因调控中起着至关重要的作用,当然,在红细胞分化中也是如此。在它的默认状态下,染色质并不是“受纳的”,这意味着基因被关闭了。但是,组蛋白的改变打开了染色质,促进了基因的表达。

表观遗传调节剂引导造血干细胞走上正确的道路

已知MOF酶通过在一个特定位点(K16ac)乙酰化H4组蛋白直接触发染色质的“开放”。当实验室追踪小鼠红细胞生成期间的MOF占用情况时,他们发现该酶通过调节造血干细胞和红细胞前体细胞的染色质可及性来动态地协调红细胞生成。“我们的数据显示,在血细胞发育过程中,正确的Mof剂量和时间对于启动红系发育计划的染色质至关重要。”这一过程确保了正确的转录因子网络,这将是关键的红血球分支,”第一作者Cecilia Pessoa Rodrigues说。

马克斯·普朗克的研究人员相信,这些发现可能意味着我们对红细胞谱系的理解有了相当大的进展,并可能产生治疗白血病或贫血等疾病的新方法。尽管人类MOF消耗的确切后果仍然没有答案,但我们已经知道,表观遗传调控因子的平衡和控制活动对造血细胞的正常发育至关重要。“低水平的MOF与急性髓系白血病(AML)有关,这并不奇怪。我们预期这可以用染色质乙酰化不平衡来解释,这对正常造血所需的相关因素至关重要。阿西法·阿赫塔尔说:“揭示染色质可及性的正确水平,以及随后微调分化轨迹的基因调控机制,将有助于进一步理解健康和疾病状态下的造血。”