廣州生物院發(fā)現(xiàn)量子化“線粒體炫”啟動體細(xì)胞重編程

　　11月5日，國際學(xué)術(shù)雜志《細(xì)胞·代謝》（Cell Metabolism）在線發(fā)表了中國科學(xué)院廣州生物醫(yī)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(xì)胞重編程》）。該研究發(fā)現(xiàn)在體細(xì)胞重編程為誘導(dǎo)多能干細(xì)胞（iPSCs）的早期，量子化的“線粒體炫”短暫激活，通過調(diào)控細(xì)胞核的表觀遺傳學(xué)變化促進(jìn)重編程。這是“線粒體炫”通過表觀遺傳來調(diào)控細(xì)胞命運(yùn)的首次發(fā)現(xiàn)。

　　“線粒體炫”是近期發(fā)現(xiàn)的單個線粒體內(nèi)超氧陰離子自由基的自發(fā)的、間歇性、量子化的生成，并伴隨線粒體膜電勢瞬間驟降的事件。這一生物現(xiàn)象依賴于線粒體呼吸鏈，由線粒體通透性轉(zhuǎn)換孔觸發(fā)?！熬€粒體炫”可以作為定量研究線粒體狀態(tài)的生物標(biāo)記物，并且可以預(yù)測個體壽命。然而，“線粒體炫”在細(xì)胞命運(yùn)轉(zhuǎn)換中的變化規(guī)律是怎樣的，是否存在重要作用，均不清楚。

　　體細(xì)胞重編程技術(shù)不僅極大推動了再生醫(yī)學(xué)的發(fā)展，同時也為細(xì)胞命運(yùn)決定的機(jī)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(shí)時觀測了“線粒體炫”的發(fā)生規(guī)律，并深入研究了其作用機(jī)制。研究人員從體細(xì)胞重編程開始進(jìn)行連續(xù)觀察，驚奇地發(fā)現(xiàn)在Yamanaka因子加入體細(xì)胞的第3天，“線粒體炫”頻率出現(xiàn)一個峰值，隨后迅速下降。這一重編程早期的“線粒體炫”的短暫激活，有利于體細(xì)胞重編程為誘導(dǎo)多能干細(xì)胞（iPSCs）。該研究進(jìn)一步研究揭示“線粒體炫”通過調(diào)控TET2介導(dǎo)的Nanog基因啟動子去甲基化，增加Nanog蛋白表達(dá)從而促進(jìn)重編程。

　　該研究首次展示了細(xì)胞命運(yùn)轉(zhuǎn)換中“線粒體炫”的變化規(guī)律，揭示了“線粒體炫”對多能性獲得的作用機(jī)制。更重要的是，這一發(fā)現(xiàn)表明線粒體信號在表觀遺傳調(diào)控中的重要作用，是核質(zhì)相互作用的新模式，為細(xì)胞命運(yùn)轉(zhuǎn)換的機(jī)制研究和技術(shù)開發(fā)提供了新的思路。

　　該研究獲得中科院、科技部、國家自然科學(xué)基金、廣東省和廣州市的經(jīng)費(fèi)支持。

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重編程第3天的“線粒體炫”頻率高于對照（熒光強(qiáng)度2.5D圖）

“線粒體炫”促進(jìn)重編程示意圖