2015年6月17日
一种长期以来被认为只起守护细胞核作用的蛋白质，也能调控基因表达和干细胞发育
一种长期以来被认为只起守护细胞核作用的蛋白质，也能调控基因表达和干细胞发育
拉霍亚——如果你发现家门的一部分偶尔会脱离门框，在房子里为你做家务，那会是怎样的惊奇？这正是索尔克研究所的科学家们近期发现所经历的惊喜：核孔蛋白——作为细胞“门户”，帮助管理细胞核内外物质进出的蛋白质——实际上在基因表达方面扮演着比以往认为的更重要的角色。.
该发现在2015年6月16日发表于《 基因与发育, ，表明核孔蛋白在胚胎干细胞分化为特定组织之前，在维持其状态方面发挥着重要作用。这一发现为由这些蛋白质突变引起的遗传性疾病提供了新的认识。其中一种核孔蛋白在干细胞形成神经元的过程中，起着出人意料的关键作用。.
科学家们发现一种名为Nup153（绿色）的蛋白质可以控制胚胎干细胞（蓝色）的发育。当Salk科学家删除Nup153（左）时，细胞可以自由地快速开始转化为神经元前体（红色标记），这表明Nup153先前未知的角色。.
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图片：由萨克生物研究所提供
“我们让这一类蛋白质焕发了新的光彩，” 马丁·赫策尔, ，索尔克研究所的教授 分子与细胞生物学实验室 也是这篇新论文的资深作者。“我希望人们开始接受并认识到，核孔蛋白不仅仅是转运蛋白。”
核孔蛋白——约有 30 种——通常是核孔复合体的组成部分，核孔复合体是连接细胞核内部与外部细胞质的巨大结构。2010 年，Hetzer 的团队首次发现了核孔蛋白可能也在细胞发育过程中调节细胞核内基因转录成蛋白质的时间方面发挥作用的线索。但其具体作用尚不清楚。.
在新工作中，Hetzer 和他的同事们专注于一种特定的核孔蛋白 Nup153，这种蛋白已知会快速地在核孔复合体上移动进出，这表明它可能在进行一些除了为核孔提供结构支撑之外的工作。.
研究人员转向了小鼠胚胎干细胞——这种细胞有潜力分化成身体中的任何一种细胞类型——并删除了 Nup153。他们曾预计，如果 Nup153 在细胞分化中起关键作用，那么从干细胞中去除它将阻止它们分化。然而，结果恰恰相反。.
“最大的惊喜是，当我们移除这个基因时，干细胞开始分化了，”赫策尔说道。“而且它们不仅开始分化，还开始分化成神经元。”
研究人员发现，Nup153 会刹住某些干细胞分化为脑细胞所需的基因。当刹车被解除时，干细胞开始分化。.
“这项研究不仅揭示了核孔蛋白在通过沉默神经基因介导胚胎干细胞的未分化状态中的关键作用，而且还为阐明这些蛋白质在哺乳动物发育中的作用引入了新的机制方向，”通讯作者、Hetzer实验室的博士后研究员Filipe Jacinto说。.
赫策尔怀疑其他核孔蛋白在基因表达调控中也起着作用，但他谨慎地指出，这些作用可能大不相同——他说，每种核孔蛋白可能靶向不同的一组基因，有些可能激活基因而非抑制基因。.
许多核孔蛋白基因的突变与人类疾病和发育障碍有关，包括某些类型的白血病和遗传性心脏病。赫策尔说，到目前为止，研究人员一直认为这些突变通过改变蛋白质进出细胞核的运输来导致疾病。“现在，我们意识到这可能不是唯一的解释，”他说。“许多这些疾病和发育障碍实际上可能是由这些基因调控基因表达程序的能力引起的。”
他的实验室正计划对Nup153进行后续研究，包括它如何被募集到基因上，以及研究其他核孔蛋白的发育作用。.
克里斯·本纳，主任 整合基因组学与生物信息学核心 在索尔克研究所，也为这项工作做出了贡献。.
这项工作以及参与研究的学者得到了以下机构资助： 美国国立卫生研究院 和 国家癌症研究所.
关于索尔克生物研究所：
索尔克生物学研究所是世界顶尖的基础研究机构之一，其国际知名的教职员工在一个独特的、合作和富有创造力的环境中，探索生命科学的基本问题。索尔克科学家致力于科学发现和培养下一代研究人员，通过对神经科学、遗传学、细胞和植物生物学以及相关学科的研究，在癌症、衰老、阿尔茨海默病、糖尿病和传染病等领域取得了开创性的贡献，加深了我们对这些疾病的理解。.
教职员工的成就获得了无数荣誉，包括诺贝尔奖和美国国家科学院院士资格。该研究所由脊髓灰质炎疫苗先驱 Jonas Salk 医生于 1960 年创立，是一家独立的非营利组织和建筑地标。.
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