TET蛋白家族与5-羟甲基胞嘧啶在干细胞及再生医学表观遗传调控中的作用
2021-04-22赵健芳
赵健芳,李 东,安 阳△
(1.北京大学第三医院成形外科,北京 100191; 2.北京大学第一医院整形烧伤外科,北京 100034)
表观遗传调控是对DNA及组蛋白的修饰,决定了何时、何地、以何种方式对遗传信息进行表达[1]。DNA甲基化是目前研究最多的表观遗传调控方式之一[2],将一个甲基共价结合在DNA胞嘧啶的5-碳位置上形成5-甲基胞嘧啶(5-methylcytosine, 5mC)。过去人们曾认为DNA甲基化是一个不可逆的过程,只能通过DNA复制过程来被动稀释,但近年来对TET(ten eleven translocation)蛋白的研究发现,TET蛋白家族可以催化5mC氧化生成5-羟甲基胞嘧啶(5-hydroxymethylcytosine, 5hmC)、5-甲酰胞嘧啶(5-formylcytosine, 5fC)和5-羧基胞嘧啶(5-carboxylcytosine, 5caC), 从而消除DNA甲基化印记,促进“主动”DNA去甲基化过程[3]。随着组织工程技术的发展,器官移植、自体组织移植及人工假体已经广泛应用于临床治疗当中,但这些技术都存在局限性,而应用干细胞及干细胞相关因子进行治疗的再生医学则为解决这些问题提供了新的思路[4]。脂肪干细胞 (adipose-derived stem cell, ADSCs)有着可大量获取、易于进行基因调控、且没有伦理学争议等优点[4],但迄今为止,调控ADSCs增殖及多向分化的分子生物学机制仍不甚清晰。目前已有一些研究探寻表观遗传调控及TET蛋白在胚胎干细胞中的作用,但其在ADSCs中所知甚少。本文简要介绍了TET蛋白家族及5hmC的结构及功能,总结了近年来TET蛋白及5hmC在哺乳动物干细胞中的研究进展,并探索其在ADSCs及再生医学中的潜在应用。
1 DNA甲基化、去甲基化与TET蛋白家族
DNA甲基化是最早发现的DNA表观遗传调控方式之一,其在基因表达调控和细胞分化过程中起着重要作用[5]。……