维持胚胎干细胞多能状态的分子联盟

新加坡的研究人员最近又在胚胎干细胞的研究方面取得了重大的进展。他们发现，胃肠富集Kruppel样因子Klf4虽然是将体细胞恢复到胚胎干细胞状态的四个基因组分之一，但它不是胚胎干细胞必须的，因为细胞至少还有两个Klf类的转录因子，能够代替Klf4的作用。这三个Kruppel样因子能够形成一个强大的同盟，一起作用来调节共同的目标，维持胚胎干细胞的多能性。

　　

生物通报道：去年，美国和日本科学家成功地将皮肤细胞逆转到胚胎干细胞的状态，他们使用的四种基因之一，在胚胎干细胞中并非必需的，这是因为胚胎干细胞中存在有一组由转录因子组成的分子联盟。新加坡基因组研究院的一个研究小组，在《Nature Cell Biology》公布了上述研究结果。

改编因子Klf4是一个决定基因活跃还是沉默的转录因子。该研究小组表示，至少还有两个“伙伴”可以代替Klf4来维持多能干细胞的状态。Klf4也被称作胃肠富集Kruppel样因子，或Gklf。它属于集Kruppel 样因子家族的成员，能调节细胞增殖、分化、发育和凋亡等许多生物反应。

若能将成熟的细胞改编到胚胎干细胞的状态，则可以为生物医学研究和治疗糖尿病和帕金森病等疾病提供稳定的组织来源，因此包括新加坡基因组研究院在内的几个实验室都试图了解改造过程并更完美地实现它。这个研究小组试图说明，在胚胎干细胞中，这些改编组分起什么作用。

该研究的负责人Ng Huck Hui博士表示，Klf4是四个改编因子中，了解得极少的一个。从胚胎干细胞中拿走Klf4并没有明显的影响，但一个有效的改编因子在胚胎干细胞中毫无用处，似乎也很难说得通。

研究人员发现，当Klf4被消除之后，Klf2和Klf5代替了Klf4的功能。为了深入理解Klf4冗余的分子基础，他们研究了这三个Klfs的DNA结合和转录激活性质，最后发现这三个Klfs的特点极其相似。

Ng博士说，最重要的是，这些结果显示，当Klfs中的某一个被消除之后，其它的Klfs会跟上结合到目标位点。这三个Kruppel样因子能够形成一个强大的同盟，一起作用来调节共同的目标。其中的一个丧失后，另两个会填补它的角色。

举例来说，Klfs能调节Nanog基因和其它维持胚胎干细胞多能状态所必需的基因。Nanog基因是胚胎干细胞的关键多能性基因之一。

Ng博士说，我们认为在胚胎干细胞中，Nanog和其它基因是Klfs生物功能的效应子。综合考虑的话，这个研究让我们深入地了解，Klf核心线路如何整合到Nanog转录因子网络，来调节ES细胞特异的基因表达。

这些因子与胚胎干细胞的关键基因形成网络的过程，也表明了Klf4（与其它三个改编因子一起）如何在成体细胞中启动胚胎干细胞基因的表达。虽然这三个Klfs具有多种生物功能，但它们的这些多余的功能以前人们并不清楚。

新加坡基因组研究院的执行董事Edison Liu评论说，Ng博士与其同事，又一次揭示出，形成干细胞的另一个复杂原因。他们的研究工作将让我们更详细地了解干细胞特性的基因组分。

国际上著名的干细胞研究科学家Alan Colman博士说，Klf4是最近广受瞩目的转录因子，因为它是将体细胞恢复到胚胎干细胞多能性状态的四个因素之一。

Colman补充说，Huck Hui与同事已经通过研究已经揭示了Klf4的神秘作用。现在他们首次发现Klf4自身并不是维持胚胎干细胞多能性所必需的；但是，这是因为细胞有许多其它类似Klf的转录因子，能够代替Klf4。（生物通，揭鹰）

原始论文：
Jianming Jiang et al. A core Klf circuitry regulates self-renewal of embryonic stem cells. Nature Cell Biology 10, 353 - 360 (2008)