取出一個成熟細胞并移除其身份,從而使其可成為任何種類細胞——核重組,在修復受損組織及在化療后替換骨髓等領域具有廣闊前景。2012年諾貝爾醫學獎得主約翰·格登博士最新發表在《表觀遺傳學和染色質研究》雜志上的論文表明,由Hira蛋白存儲的組蛋白H3.3,是將細胞核恢復多能性,即發展成為多種細胞類型的關鍵一步。
所有個體的細胞都有相同的DNA(脫氧核糖核酸),隨著生物體的成熟,這些細胞可被重組為心臟、肺、大腦等不同類型。為實現這一目標,不同的基因或多或少會在每個細胞譜系中永久關閉。隨著胚胎的生長,經一定數量的分化后,沿著某條道路走下去的細胞將不再變成其他的東西。例如,心臟細胞不能轉化為肺組織,肌肉細胞也不能形成骨頭。
重組DNA的一個方法是,將一個成熟細胞的細胞核轉移到一個未受精的卵子中。卵子中的蛋白質及其他因子,將使DNA打開某些基因的同時關閉其他基因,直到它類似于一個多能細胞的DNA。但是,以這種方法完全抹去細胞的“記憶”似乎不太容易。
調節基因活性的機制之一是染色質,特別是組蛋白。DNA纏繞在組蛋白上,其纏繞方式的變化將改變細胞可用的基因。為了了解核重組的工作原理,格登博士領導的研究團隊將小鼠的細胞核移植到青蛙的卵母細胞中,并透過顯微注射方式添加了熒光標記組蛋白,以觀察組蛋白在細胞和細胞核內的什么地方聚集。
研究小組使用實時顯微鏡明顯觀察到,從第10小時起,在卵母細胞中表達的H3.3組蛋白(參與基因的激活)開始并入移植的細胞核內。當研究人員查看Oct4基因(參與形成細胞多能性)處的細節情況時,他們發現H3.3組蛋白也被納入Oct4,與此同時基因開始轉錄。研究小組還發現,Hira組蛋白(需要H3.3協同進入染色質)也需要核重組。
遺傳專家指出,操縱H3.3的路徑,或許可為完全抹除細胞“記憶”并產生一個真正的多能細胞提供一種新方法。研究表明,染色質是防止臨床上常用的人為誘導重組的關鍵所在。