廣州生物院發現量子化“線粒體炫”啟動體細胞重編程
- 發佈時間：2015-11-20 04:31:35 來源：科技日報 責任編輯：羅伯特
科技日報訊 （小楠 黃博純）國際學術雜誌《細胞·代謝》（Cell Metabolism）日前線上發表了中國科學院廣州生物醫藥與健康研究院劉興國研究組的最新研究成果：Transient Activation of Mitoflashes Modulates Nanog at the Early Phase of Somatic Cell Reprogramming(《“線粒體炫”的短暫激活啟動體細胞重編程》）。該研究發現在體細胞重編程為誘導多能幹細胞（iPSCs）的早期，量子化的“線粒體炫”短暫激活，通過調控細胞核的表觀遺傳學變化促進重編程。這是“線粒體炫”通過表觀遺傳來調控細胞命運的首次發現。
“線粒體炫”是近期發現的單個線粒體內超氧陰離子自由基的自發的、間歇性、量子化的生成，並伴隨線粒體膜電勢瞬間驟降的事件。這一生物現象依賴於線粒體呼吸鏈，由線粒體通透性轉換孔觸發。“線粒體炫”可以作為定量研究線粒體狀態的生物標記物，並且可以預測個體壽命。然而，“線粒體炫”在細胞命運轉換中的變化規律是怎樣的，是否存在重要作用，均不清楚。
體細胞重編程技術不僅極大推動了再生醫學的發展，同時也為細胞命運決定的機理研究提供了一個理想的體外模型。劉興國研究組利用這一模型實時觀測了“線粒體炫”的發生規律，並深入研究了其作用機制。研究人員從體細胞重編程開始進行連續觀察，驚奇地發現在Yamanaka因子加入體細胞的第3天，“線粒體炫”頻率出現一個峰值，隨後迅速下降。這一重編程早期的“線粒體炫”的短暫激活，有利於體細胞重編程為誘導多能幹細胞（iPSCs）。該研究進一步研究揭示“線粒體炫”通過調控TET2介導的Nanog基因啟動子去甲基化，增加Nanog蛋白表達從而促進重編程。
該研究首次展示了細胞命運轉換中“線粒體炫”的變化規律，揭示了“線粒體炫”對多能性獲得的作用機制。更重要的是，這一發現表明線粒體信號在表觀遺傳調控中的重要作用，是核質相互作用的新模式，為細胞命運轉換的機制研究和技術開發提供了新的思路。
