Cell Reports发表三篇国内论文:单倍体干细胞、乙酰化与DNA损伤修复

8月29日,Cell Reports杂志在线发表了三篇由国内科学家完成的论文。分别是:中科院动物研究所周琪院士课题组题为“Generation of Mouse Haploid Somatic Cells by Small Molecules for Genome-wide Genetic Screening”的论文、北京大学系统生物医学研究所王嘉东课题组题为“PCAF/GCN5-Mediated Acetylation of RPA1 Promotes Nucleotide Excision Repair”的论文以及浙江大学医学院刘婷课题组题为“UV-Induced RPA1 Acetylation Promotes Nucleotide Excision Repair”的论文。



最近Cell一次性发表四篇国内论文都有了,发表三篇Cell Reports本不算啥,但是热闹归热闹,还是要回到学术本身看问题。


周琪院士课题组的这篇文章主要聚焦于小鼠单倍体胚胎干细胞(haESCs,haploid embryonic stem cells )。小鼠单倍体干细胞倍性不稳定,染色体容易自发加倍形成二倍体(由于单倍体细胞只有一套染色体,使得基因组的复杂程度大大降低,在进行遗传分析与基因功能研究中具有重要的价值。2012年周琪课题组和李劲松课题组分别独立建立了小鼠孤雄单倍体胚胎干细胞系,相关成果分别发表在NatureCell)。在这项研究中,研究人员发现使用CDK1抑制剂或者ROCK抑制剂能够有效组织单倍体胚胎干细胞自发加倍形成二倍体胚胎干细胞(下图上)。进一步研究还发现,使用抑制剂后的haESCs还能够正常的分化为具有三胚层的各类单倍体成体细胞(下图中)。此外,使用piggyBac转座子还可以在单倍体的神经元进行全基因组范围内的随机插入,从而进行遗传筛选(下图下)。



王嘉东课题组的这篇文章聚焦于DNA损伤修复。复制蛋白A(RPA,Replication protein A)是一类重要的单链DNA结合蛋白复合物,主要参与DNA复制和修复。RPA复合物包含三个亚基,分别是RPA1、RPA2、RPA3。其中,RPA1除了在DNA复制检验点中具有重要作用之外,还广泛参与多种DNA损伤修复途径,这些途径包括同源重组(HR)、核苷酸切除修复(NER)、碱基切除修复(BER)以及错配修复(MMR)。在这项研究中,研究人员为了研究RPA1翻译后修饰,主要选择了乙酰化修饰作为切入点。研究发现,紫外诱导的DNA损伤之后能够大幅诱导RPA1乙酰化水平上升。进一步研究发现,在紫外诱导DNA损伤之后能够磷酸化另一个重要的参与DNA损伤修复重要蛋白DNA-PK,DNA-PK被激活后又能够磷酸化乙酰转移酶PCAF增加其酶活性,进而影响了RPA1的乙酰化水平,从而参与到核苷酸切除修复途径中(下图)。此外,研究还发现RAP1的乙酰化水平还受去乙酰化酶HDAC6和SIRT1的调控。



事实上,另一项来自浙江大学医学院刘婷课题组的论文也是与RAP1乙酰化调控DNA损伤修复相关,而且从结论上看与王嘉东课题组的论文十分相似,基本上可以看作是大同小异,可能稍微少一点的是少报道了一个去处RAP1乙酰化的酶SIRT1(下图)。



周琪院士简介

周琪,研究员,博士生导师,现任中国科学院动物研究所副所长,干细胞与生殖生物学国家重点实验室主任,生殖工程研究组组长,中国科学院院士。周琪研究员主要从事细胞重编程机制和命运调控、干细胞多能性获得与维持等研究工作,并致力于推动干细胞的转化应用和再生医学的发展。周琪研究员现已在 Cell, Nature,Science,Nature Biotechnology, Cell Stem Cell, PNAS,JBC 等刊物发表SCI论文一百余篇,申请、获得重编程及干细胞技术发明专利9项。成果曾入选美国《时代周刊》评选的年度医学十大突破,本人及3项成果先后分别入选年度中国十大科技新闻人物/中国基础研究十大新闻/两院院士评选的十大科技进展/中国科学十大进展。

王嘉东研究员简介

王嘉东,现任北京大学基础医学院放射医学系主任,北京大学系统生物医学研究所研究员,中组部“千人计划”青年千人。研究方向:癌症抗药性及转移机制;DNA损伤修复机器与癌症发生的机制研究;放、化疗与肿瘤免疫关系的分子机制研究。

刘婷研究员简介

刘婷,现任浙江大学医学院研究员。主要集中于研究DNA损伤修复的分子机制与相关重大疾病的关系进行研究,特别是范可尼贫血症信号通路、布鲁姆信号通路以及同源重组信号通路。相关研究工作发表于Science、PNAS、JBCEMBO Reports等杂志。



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