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恢复因子Zscan4表达以响应端粒缩短

来自日本神户RIKEN发育生物学中心(CDB)的科学家们发现,Zscan4是一种被认为参与干细胞多能性发育的蛋白质,实际上是由于发生端粒缩短而引发的修复机制。在细胞分裂期间。Zscan4是一种与DNA结合的蛋白质,在过去十年中已经形成了一个谜,因为它在非常特定的时间点在小鼠胚胎中表达 - 双细胞阶段 - 但也在胚胎干细胞中表达,但仅在胚胎干细胞中表达暂时地,在特定时间内约占给定人口的5%。

恢复因子Zscan4表达以响应端粒缩短

由CDB多能干细胞研究实验室负责人Hitoshi Niwa领导的小组想知道为什么蛋白质在这些特定情况下表达。为了解开这个谜团,他们在培养中培养了一小群胚胎干细胞,并以60分钟的间隔对细胞进行了长时间的快照,寻找可能导致Zscan4瞬时表达的线索。

他们最初的工作假设是Zscan4参与维持多能性,因此他们看起来与Rex1基因的表达有关,Rex1基因被称为多能性的标志。“出乎意料的是,”在干细胞报告中发表的研究的第一作者Yoko Nakai-Futatsugi说,“我们发现两者之间没有相关性。”“相反,”她继续道,“我们惊讶地发现干细胞具有不同的细胞周期长度,而且有趣的是,Zscan4的表达与细胞周期的长度有关。它往往在细胞周期中表达。细胞周期。“

根据这一发现并考虑到2010年的研究表明Zscan4参与了端粒伸长,研究人员推测,我们看到的细胞周期越长,可能是由Zscan4触发的细胞进行延长其端粒的细胞引起的。他们还发现,一旦细胞表达Zscan4,它们在下一代就会有更短的细胞周期,增加了细胞减慢周期的假设,以便恢复端粒,然后在修复时再次加速。完成。他们还发现具有较长细胞周期的细胞确实具有较短的端粒。在最后的测试中,他们设计了干细胞 Zscan4表达缺陷,根据假设,这些细胞无法从更长的细胞周期中恢复,并且有更高的机会发生细胞死亡。

作者说他们感到惊讶,但也非常高兴这一发现,因为他们认为这有助于确保目前正在临床使用的iPS细胞的安全性。这项工作帮助他们对Zscan4的功能有了新的认识,以及多能细胞如何在面对端粒缩短时保持其复制能力。“

他们解释说,一个有趣的遗留问题是Zscan4和端粒酶之间的关系,端粒酶是一种也参与端粒修复的酶。他们推测他们正在应对端粒缩短的不同原因,并计划继续努力阐明这一点。他们也对为什么Zscan4在双细胞阶段的单个点体内表达的问题感兴趣。他们认为,它可能有助于细胞从繁殖前细胞经历的减数分裂过程中恢复过来。

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