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研究人员发现胚胎中的细胞多样性

柏林马克斯·普朗克分子遗传学研究所的一个研究小组研究了在胚胎发育中的因素的作用,这些因素不会改变DNA的序列,而只是表观遗传地改变其“包装”。在科学杂志《自然》中,他们描述了调控机制如何促进早期小鼠胚胎中不同组织器官的形成。

受精卵细胞发育成具有许多不同组织和器官的完整生物,尽管每个细胞的遗传信息完全相同。复杂的分子钟表调节体内的哪个细胞完成每个任务,并确定激活每个基因的适当时间和位置。

表观遗传调节因子是该分子机制的一部分,可在不改变基础遗传信息的情况下修饰DNA分子的“包装”。具体来说,它们起到标记DNA的作用,并控制每个单元格中可以访问哪些部分。

这些调节剂中的大多数是必不可少的,缺乏它们的胚胎往往在器官开始出现的发育时期死亡。但是,这些调节器可能具有在每个单元中都不同的特定功能,从而使其难以研究。这也是研究这些蛋白质的主要障碍,这些蛋白质不仅与胚胎的发育有关,而且与癌症的形成有关。

胚胎的详细检查

科学期刊《自然》上的一项新研究的第一作者之一史蒂芬妮·格罗斯文特(Stefanie Grosswendt)说:“所有细胞中都存在相同的调节剂,但根据细胞类型和发育时间的不同,它们可能具有完全不同的任务。

柏林马克斯·普朗克分子遗传学研究所(MPIMG)的亚历山大·迈斯纳实验室的亚历山大·格斯纳实验室的格罗斯温特和她的同事Helene Kretzmer以及马萨诸塞州哈佛大学的扎卡里·史密斯现在已经成功地阐明了表观遗传调控因子对胚胎发育的重要性,其准确性达到了前所未有的高度。

研究人员分析了十个最重要的表观遗传调控因子。他们使用CRISPR-Cas9系统首先特异地去除了受精卵母细胞中编码调节因子的基因,然后在几天后观察到了对胚胎发育的影响。

在胚胎发育大约六到九天后,研究小组检查了由于缺乏相应调节剂而导致的解剖和分子变化。他们发现许多胚胎的细胞组成发生了实质性变化。某些类型的细胞数量过多,而另一些则根本不产生。

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