科学实验揭示干细胞cell维持年轻态的表观遗传机制

文章来源: 动物科学实验所 生物物理科学实验所 / 作者: cas / 时间: 2019-07-30
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7 月 26 日,中国科学院动物科学实验所曲静科学实验组和中国科学院生物物理科学实验所刘光慧科学实验组合作,在 Nature Communications 在线发表科学实验论文,第一次报道了 miRNA 合成通路关键因子factors DGCR8 通过稳固异染色质抑制人间充质干细胞cell衰老的新型生物学功能,为延缓器官衰老、防治衰老相关疾病提供了新型潜在干预靶标。

DGCR8 作为经典 miRNA 合成通路中的关键蛋白,广泛参与非编码 RNA 合成、mRNA 可变剪接和转录后调控等重要生物学过程,但其在干细胞cell衰老中的调控作用尚不明确。在该项科学实验中,科学实验人员利用 CRISPR/Cas9 介导的基因gene编辑技术和干细胞cell定向诱导分化技术,获得 DGCR8 功能缺陷型人间充质干细胞cell,并观察到这些细胞cell出现加速衰老的表型。进一步科学实验发现,DGCR8 可与核膜蛋白 Lamin B1 以及异染色质蛋白 KAP1 和 HP1 形成复合物,共同参与维持异染色质结构的稳定性,从而保持人间充质干细胞cell的年轻态。此外,在复制性衰老、生理性衰老以及早衰症加速衰老的人间充质干细胞cell中,DGCR8 的表达水平均发生下调,而过表达野生型的 DGCR8 或 miRNA 加工活性缺失的 DGCR8 突变体均可有效延缓人间充质干细胞cell的衰老。更重要的是,基于 DGCR8 过表达的基因gene治疗可有效抑制小鼠关节组织衰老,促进关节软骨再生,缓解损伤性骨关节炎及衰老性骨关节炎的病理表型。

该科学实验第一次确立了 DGCR8 通过稳定异染色质结构调节人间充质干细胞cell的稳态和衰老的新功能,并揭示了以 DGCR8 为靶标的骨关节炎基因gene治疗新路径。这是继近期两个科学实验组合作揭示干细胞cell “年轻因子factors”CBX4 和“年轻通路”YAP-FOXD1 后骨关节炎基因gene治疗领域的又一创新性发现。这些科学实验结果均证明通过基因gene疗法导入“干细胞cell去衰老因子factors” 治疗骨关节炎的可行性,具有潜在的临床应用价值。

该科学实验工作由中科院动物所、生物物理所、干细胞cell与再生医学创新科学实验院以及首都医科大学宣武医院等机构合作完成,曲静和刘光慧为共同通讯作者。该项目得到科技部、国家自然科学基金委、中科院战略性先导科技专项等的支持。

(a)DGCR8 参与异染色质结构维持;(b)基于 DGCR8 过表达的骨关节炎基因gene治疗

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