华裔女学者Science解析干细胞表观遗传

坤明

时间：2012年11月2日 来源：生物通
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生物通报道：来自约翰霍普金斯大学（Johns Hopkins University）的研究人员针对干细胞表观遗传性质，发现了干细胞在不对称分裂过程中的表观遗传学方式，认为这是其维持干性的一种重要机制，相关成果公布在Science杂志上。 9 F- |3 c' B& O0 W" J  ?
文章的通讯作者是约翰霍普金斯大学华裔女科学家陈昕（Xin Chen），她在中国科大取得学士学位后赴美留学，在得克萨斯大学奥斯汀分校取得博士学位，曾在斯坦福大学从事博士后研究，后到约翰霍普金斯大学生物系任教，曾荣获美国帕克德基金会年度科学和工程奖。: g0 n$ T: y# X# r! i! b* g! p
干细胞研究领域备受瞩目，今年的诺贝尔生理/医学奖颁给了体细胞重编程技术，更是将这一研究领域推到了风口浪尖，成为了吸引万千眼球的热门研究领域之一。之所以这一研究领域自诞生以来就成为了焦点，主要原因之一就在于其在再生医学，各种疾病临床应用上的显著作用。/ Z% |+ P2 ?4 h6 u$ _

* R3 j, c; _- T& a1 c干细胞能自我更新，分化生成各种子细胞，这些特性科学家们研究的十分多，但是对于近年来日益受到关注的表观遗传学性质，尤其是在干细胞不对称分裂时，其表观遗传信息如何维持的，至今科学家门了解的并不多。 3 ^1 g8 X: U3 f1 K8 H
在这篇文章中，研究人员利用一种双色方法，对果蝇雄性生殖干细胞GSCs进行了“旧”和“新”的组蛋白标记，结果发现GSC选择性隔离的是常见的H3，而不是突变型H3.3组蛋白，而在分化后的子细胞中，参与DNA复制过程的却多是新合成组蛋白。这表明GSCs中出现了不对称组蛋白分配，而对称分裂的祖细胞中却不会出现这种情况。; k/ Z1 g2 Y* a
通过进一步研究，研究人员还发现如果通过遗传操作，令GSCs对称分裂，这种不对称模式就会消失，从而研究人员认为干细胞在不对称分裂过程中会维持之前的典型组蛋白模式，这也许是维持其独一无二分子特性的一种机制。
9 n9 e) h; a, V% V  d对于干细胞的不对称分裂，近期研究成果颇丰，比如10月Cell Stem Cell连续发布了四项研究成果，分别报道了不同干细胞系统的不对称细胞分裂（asymmetric cell division，ACD），包括神经干细胞，肠干细胞，卫星细胞（satellite cells）。' G5 @' c" k+ G2 Q% l. z1 A; J9 @
对此，有研究人员点评道，“不对称细胞分裂ACD会导致生产的两个子细胞具有不同的命名和特征。许多成体干细胞将ACD作为维持干细胞数量的一种方式，用以确保组织平衡。近期在这一方面的研究进展不少，我们希望能探讨在干细胞和非干细胞系统之间的保护性，分子机制，以及ACD的生物学意义。”
- e/ R# C. u) O7 _, l（生物通：张迪）
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坤明

Asymmetric Division of Drosophila Male Germline Stem Cell Shows Asymmetric Histone Distribution 7 \- w* _& x0 Q( W' F1 n, f

! G& H' S7 R) s) E; J0 e+ c$ AStem cells can self-renew and generate differentiating daughter cells. It is not known whether these cells maintain their epigenetic information during asymmetric division. Using a dual-color method to differentially label “old” versus “new” histones in Drosophila male germline stem cells (GSCs), we show that preexisting canonical H3, but not variant H3.3, histones are selectively segregated to the GSC, whereas newly synthesized histones incorporated during DNA replication are enriched in the differentiating daughter cell. The asymmetric histone distribution occurs in GSCs but not in symmetrically dividing progenitor cells. Furthermore, if GSCs are genetically manipulated to divide symmetrically, this asymmetric mode is lost. This work suggests that stem cells retain preexisting canonical histones during asymmetric cell divisions, probably as a mechanism to maintain their unique molecular properties.

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陈昕（Xin Chen）1991年毕业于宣城中学，系当年安徽省理科高考状元，后保送中国科技大学。本科毕业后，赴美国留学，获得德州大学奥斯汀分校博士学位，其后在史丹福大学从事博士后研究，现在约翰霍普金斯大学生物系任教。她的研究主要在鉴别对正常干细胞功能重要的分子特征，了解这些特征能防治癌症及其它疾病。同时，她也是第49届Mallinckrodt学者的得主。（来源于宣城中学网站）