中国科学家11月参与发表多篇Nature文章

【字体: 时间:2018年12月04日 来源:生物通

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  11月中国学者参与的多项研究在Nature杂志及其重要子刊上发表,其中包括RNA甲基化调控学习记忆新机制、新生造血干细胞在体归巢全过程,以及DNMT负责的DNA甲基化在衰老过程中的新意义。

  

11月中国学者参与的多项研究在Nature杂志及其重要子刊上发表,其中包括RNA甲基化调控学习记忆新机制、新生造血干细胞在体归巢全过程,以及DNMT负责的DNA甲基化在衰老过程中的新意义。

来自上海科技大学生命学院,美国芝加哥大学,宾州大学等处的研究人员在RNA甲基化(m6A)调控学习与记忆能力的研究领域取得重要进展,首次揭示了m6A通过其识别蛋白YTHDF1调控小鼠空间学习与记忆能力的分子机制。

为了探索m6A修饰对于大脑学习和记忆功能的调控机制,研究团队利用CRISPR/Cas9技术构建了m6A识别蛋白YTHDF1的敲除小鼠,并结合行为学表型分析、电生理记录、局部基因敲降及过表达、m6A测序、RNA测序以及YTHDF1-CLIP测序等一系列技术进行了深入研究,首次揭示了m6A通过其识别蛋白YTHDF1在响应外界刺激的条件下促进海马脑区相关mRNA的翻译,从而进一步促进海马依赖的空间学习与记忆功能的分子机制。

这一研究完善了学习和记忆在RNA层面的调控机制,为研究学习与记忆过程背后的详细分子机制提供了新的方向,同时也促进了人们对于m6A修饰在体生物学功能的认识。上海科技大学等发表Nature文章:RNA甲基化调控学习记忆新机制

其次,中国科学院上海营养与健康研究院潘巍峻研究员带领其研究团队,在国际上首次高清晰解析了体内造血干细胞归巢的完整动态过程。

造血干细胞归巢的概念由来已久,基于其归巢能力的造血干细胞移植已在临床被广泛应用于血液、免疫和肿瘤等重大疾病的治疗。但由于该生命过程的时空跨度非常大,观察手段十分有限。虽然科研人员在过去几十年的研究过程中,对归巢的细胞和分子基础进行了一定的解析,但归巢在体内生理情况下究竟如何发生,归巢的微环境究竟是何种结构,微环境细胞又是如何帮助造血干细胞归巢的等一系列关键科学原理依然知之甚少,严重制约了临床造血干细胞移植等相关技术的发展。

为攻克这一科技难题,潘巍峻研究员带领其团队历时6年,在优化活体成像技术的基础上,进一步整合活体免疫荧光标记、遗传调控和图形重构计算等方法,首创了一套全新的可以完整解析体内造血干细胞归巢全过程的研究体系。

研究人员在国际上率先采用可变色荧光蛋白建立了造血干细胞标记系统,在高分辨率共聚焦荧光显微镜下,建立了造血干细胞长时程活体观察追踪方案,从宏观到微观,生动地呈现了造血干细胞从诞生到归巢的全过程。经过对大规模长时程活体成像的统计分析,发现了造血干细胞归巢的时空规律及“热点区域”,并结合精细成像和三维重构技术,首次揭示了体内造血干细胞归巢微环境的独特微血管结构。

在研究过程中,他们还意外地发现了一种全新的微环境细胞,并将其命名为“先导细胞”。这类细胞是一种之前未被定义过的巨噬细胞新亚型,存在于归巢“热点区域”附近,它们可以识别进入造血组织的造血干细胞并将其引入特定的血管结构中,从而实现造血干细胞的归巢。中国学者最新Nature文章:新生造血干细胞在体归巢全过程

此外,中科院生物物理研究所的研究人员发现了卵细胞基因组DNA甲基化水平正常建立的首个保障因子Stella。Stella蛋白保护了卵细胞基因组独特的低甲基化特征,确保了母源基因在早期胚胎中的正确表达和早期胚胎的正常发育。

研究发现Stella缺失导致的异常高甲基化主要发生在沉默的基因组区域,虽然这些基因启动子的异常甲基化对卵子发生过程的干扰不大,但严重影响了成熟卵子的质量和受精后二细胞期胚胎的母源基因组激活。

有趣的是,此前已知丧失了几乎所有DNA甲基化的卵子并不影响胚胎的着床前发育,因此科学界曾认为卵子特有的DNA甲基化状态并不重要。而本工作则表明,母源基因组特有的甲基化谱对于发育至关重要,但重要性并非在保障那些甲基化的区域,而是在保障那些非甲基化的区域处于这一独特的非甲基化状态。本研究揭示了卵子这一独特的基因组低甲基化状态的生物学意义。    

此外,DNA甲基化酶DNMT1长期被认为是一个维持性甲基化酶,在细胞内仅能使用半甲基化的DNA作为底物。新研究发现,在Stella缺失的卵细胞中发生的异常甲基化是由DNMT1负责催化的,首次毫无异议地证明了DNMT1在体内具有不依赖于原有甲基化而从头建立DNA甲基化的能力。

(生物通)






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