中科院Nature子刊：干细胞命运的操控之手

　　

生物通报道  来自中科院上海生命科学研究院和南昌大学的研究人员证实，组蛋白去乙酰化通过限定Nodal依赖的中内胚层命运促进了小鼠神经诱导。这一研究发现发布在4月23日的《自然通讯》（Nature Communications）杂志上。

这篇文章的通讯作者是中科院上海生命科学研究院生物化学与细胞生物学研究所的景乃禾(Naihe Jing)研究员。其二十多个年来一直从事中枢神经系统发育的分子机制和多能干细胞神经定向诱导分化的调控机制研究，在Dev Cell、 PNAS等学术期刊上发表研究论文60余篇。

近年来，细胞治疗已运用于临床，利用干细胞治疗神经系统相关疾病已经成为一种趋势。多能干细胞向特定细胞谱系分化的应用前景，使得其分化机制研究成为生命科学与医学领域的热点。多能干细胞向神经方向发育分化的正确起始，是包括大脑在内的中枢神经系统正常发育的重要基础和前提。然而，多能干细胞是如何决定向神经命运分化这一科学问题至今尚未很好解答（延伸阅读：Cell重要成果：构建初始态人类干细胞 ）。

表观遗传是指在生物的减数分裂过程和有丝分裂过程中，细胞内除遗传信息以外的其他可遗传物质发生的改变，即基因表达发生了可遗传的改变。这种改变实质上是基因型未发生改变而表型发生了改变，并且在发育和细胞增殖过程中能稳定遗传。近年来，表观遗传对于基因表达调控、疾病发生的相关机制研究有了长足的进展，对于干/祖细胞，尤其是胚胎干细胞自我更新和分化过程中的表观遗传调控机制已成为表观遗传领域又一个新的研究热点。

在这篇文章中研究人员揭示出小鼠胚胎干细胞(mESCs)向神经命运分化过程中组蛋白H3乙酰化水平呈现动态模式，在上胚层细胞阶段短暂的组蛋白去乙酰化促进了mESCs向神经分化。他们证实在体外的mESCs中敲除组蛋白去乙酰化酶1(HDAC1)或是抑制组蛋白去乙酰化均可以抑制mESCs向神经分化而促进中内胚层分化。进一步的机制研究表明，受到组蛋白去乙酰化抑制的Nodal基因是HDAC1的一个直接靶点。此外，他们发现在7.0天（E7.0）的小鼠胚胎前端上胚层中抑制组蛋白去乙酰化可导致Nodal激活及神经发育受阻。

新研究在体内小鼠前端上胚层和体外mESC中揭示出了，表观遗传组蛋白去乙酰化通过限制Nodal信号促进了神经命运决定。

（生物通：何嫱）

生物通推荐原文摘要：

Histone deacetylation promotes mouse neural induction by restricting Nodal-dependent mesendoderm fate

Cell fate determination requires the cooperation between extrinsic signals and intrinsic molecules including transcription factors as well as epigenetic regulators. Nevertheless, how neural fate commitment is regulated by epigenetic modifications remains largely unclear. Here we show that transient histone deacetylation at epiblast stage promotes neural differentiation of mouse embryonic stem cells (mESCs)……

作者简介：

景乃禾研究员

1982年毕业于南京大学化学系，1988年在中科院上海生物化学研究所获博士学位。1989年赴日本理化学研究所从事博士后研究。1991年回国任中科院上海生化所课题组长，副研究员。1995年晋升为研究员，博士生导师。1992-1993年赴日本理化学研究所进行合作研究。1995年在法国遗传与分子细胞生物学研究所(IGBMC)进行合作研究。1996-1997年在德国马普生物物理化学研究所(Max-Planck Institute for Biophysical Chemistry)进行合作研究。2000年作为访问教授赴日本熊本大学进行合作研究。2003年作为访问教授赴日本大阪大学进行合作研究。
 
景乃禾研究员二十年来一直从事中枢神经系统发育的分子机制和多能干细胞神经定向诱导分化的调控机制研究。近年来，主要从事中枢神经系统发育的分子机制和多能干细胞神经定向诱导分化的调控机制研究。已在包括Dev Cell、 PNAS、eLife、Development、Cell Res、MBC 和 JBC 等学术期刊上发表研究论文60余篇。目前担任《Journal of Biological Chemistry》、《Cell Research》、《Mechanisms of Development》、《Acta Biochimica Biophysica Sinica》、《Neuroscience Bulletin》编委，《BMC Developmental Biology》和《J Mol Cell Biol》副主编