廣州生物院等揭示體細胞重編程染色質動態變化規律

　　12月7日，Scientific Reports在線發表了中國科學院廣州生物醫藥與健康研究院姚紅杰課題組與同濟大學教授江賜忠課題組相關人員的合作研究成果Dynamically reorganized chromatin is the key for the reprogramming of somatic cells to pluripotent cells。

　　2006年，日本科學家Yamanaka成功利用四個轉錄因子Oct4、Sox2、Klf4和c-Myc將小鼠胚胎成纖維細胞誘導成多能性干細胞（iPSC）。在MEF細胞重編程為iPS細胞的過程中，細胞內的表觀遺傳信息發生巨大的變化。核小體作為染色質的基本功能單位，主要由組蛋白八聚體及纏繞在組蛋白八聚體上的146 bp的核心DNA序列組成。組蛋白上能發生關鍵的表觀遺傳修飾（如甲基化、乙酰化和泛素化等），進而調控特定基因的表達。以往的研究描繪了線蟲、人等全基因組范圍內的核小體定位圖譜，然而，對于體細胞重編程過程中核小體的動態變化及對基因表達調控的影響的報道還較少。

　　姚紅杰課題組與江賜忠課題組合作，利用MEFs、pre-iPSCs和iPSCs三個階段的細胞作為研究模型，系統地描繪重編程過程中核小體定位及組蛋白修飾的動態變化及對基因表達的影響。該研究成果發現在體細胞重編程過程中，pre-iPS細胞的染色質最為開放，其開放程度為pre-iPSCs>iPSCs>MEFs。全基因組范圍內核小體定位的情況為：pre-iPS細胞的核小體fuzziness最小，為26 bp；MEF細胞（31 bp）和iPS細胞（32 bp）的核小體fuzziness分布相近。在重編程過程中，不同組蛋白甲基化修飾（H3K4me3/H3K27me3/H3K9me3）在基因的啟動子區發生明顯有規律的動態變化，而這種變化和基因的表達水平密切相關。最后，在pre-iPS細胞轉化為iPS細胞的過程中，維生素C能夠顯著影響核小體及組蛋白甲基化修飾（H3K4me3/H3K27me3）在重編程相關基因啟動子區的重定位。

　　相關成果得到國家自然科學基金委、科技部、中國科學院、廣東省、廣州市科技項目的資助。