研究人员发现细胞如何知道自己的未来并忘记过去

干细胞有潜力发展成身体中任何特定的细胞。因此，许多研究人员试图回答一些决定细胞发育命运的基本问题，以及细胞何时和为何失去发育成任何细胞的潜力。

现在，来自哥本哈根大学诺和诺德基金会干细胞生物学中心(DanStem)的研究人员发现了干细胞是如何失去这种潜能的，因此他们可以说“忘记过去”。原来，被称为转录因子的蛋白质还扮演着其他科学家想不到的角色。30年来，dogma一直认为转录因子是基因表达的引擎，通过开启和关闭基因来触发这些变化。然而，发表在《自然》杂志上的新研究结果揭示了完全不同的东西。

“我们过去认为转录因子会驱动决定一个基因是否表达然后翻译成相应蛋白质的过程。我们的新结果表明，转录因子可能更类似于细胞记忆。只要转录因子连接到一个基因上，这个基因就可以被读取(开启)，但细胞接收到的外部信号似乎决定了这个基因是开启还是关闭。一旦转录因子消失，细胞就再也无法回到原点。”哥本哈根丹斯特姆大学教授兼团队负责人乔希布里克曼解释道。

如何让细胞从一种状态慢慢发育到另一种状态，是理解多细胞生物细胞行为的关键。干细胞研究人员认为这一点至关重要，这就是为什么他们不断尝试完善技术，将人体最基本的细胞培养成各种特定类型的细胞，这些细胞可以用于例如再生受损组织。然而，到目前为止，研究细胞转换身份所需的信号是非常困难的，因为要让一个培养皿中的所有细胞同时做同样的事情是非常困难的。

蛋白质中心观点

研究人员开发了一种干细胞模型来模拟细胞对信号的响应，并首次使用它来准确确定基因响应干细胞信号而开启和关闭的事件序列。研究人员可以描述基因是如何开启和关闭的，在什么情况下细胞可以向某个方向发展，然后选择回到起点。

这项工作的一部分涉及使用先进的质谱技术来测量蛋白质如何被细胞中的磷酸化修饰。这项技术可以与诺和诺德基金会蛋白质研究中心的杰斯佩奥尔森小组合作。

Josh Brickman继续说道，“将CPR中的力量与Olsen group结合起来，使我们能够提供一个独特而深刻的描述，说明细胞中的单个蛋白质如何对外部信号做出反应。”

老科学问题的新答案

这些结果令人惊讶。虽然细胞转录过程的序列不能像以前的研究那样精确地测量，但人们相信转录因子包含一个启动开关，这对于启动单个基因的转录是必不可少的。胚胎干细胞和其他类型的细胞却不是这样。

“转录因子仍然是一个关键信号，但它们不能像以前认为的那样驱动这一过程。一旦存在，基因就可以被读取，它们在读取基因后会保留一段时间。离开后，可以再次关闭读取基因的窗口。你可以和飞机经过时天空中看到的蒸汽痕迹对比一下。他们逗留了一段时间，但后来慢慢消失了，”第一作者丹斯特姆助理教授威廉哈密顿解释说。

这个发现是最重要的基础知识，它改变了分子生物学的基本假设。新的结果对于研究干细胞和癌症生物学的研究人员来说尤其重要。它们提供了关于细胞如何发育的新见解，涉及发育的途径如何决定细胞何时改变以及何时达到不可约性的点。还发现这些通路在癌症中经常发生突变，该研究结果将对恶性发展的研究具有重要意义。

“在这个项目中，我们专注于成纤维细胞生长因子(FGF)-细胞外信号调节激酶(ERK)信号通路，这是一种从细胞表面受体到细胞核内DNA的信号通路。它在许多类型的癌症中失去了平衡，因此我们希望这项研究中的许多数据将有助于通过指出一种专门针对癌细胞中这种信号通路的新方法来告知癌症生物学的各个方面。”

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