轉錄因子濃度的時間波動或會影響胚胎干細胞的分化命運

蛋白質濃度的時間變化如何影響生物學？這是一個生物學家們最近才開始研究解決的問題，而且越來越多的研究結果表明，特定蛋白質數量的隨機時間變化在生物學過程中起著直接而且重要的角色。近日，一項刊登在國際雜志Molecular Systems Biology上的研究報告中，來自瑞士洛桑聯邦理工學院等機構的科學家們通過研究發現，蛋白質濃度的時間波動或能決定胚胎干細胞所轉變的細胞類型。

文章中，研究者對兩種名為SOX2和OCT4的重要轉錄因子進行研究，這兩種轉錄因子的水平在胚胎干細胞中會隨著時間的改變而發生改變，其對于胚胎干細胞的自我更新及分化為特定細胞類型都非常重要。為了監測轉錄因子的時間波動，研究人員進行了非常復雜的基因工程操作，在一條胚胎干細胞線上制造了5個敲入的“報告”基因（reporter genes），這些是附在相關基因附近的基因，當細胞中靶向基因被表達時，其就會產生可見信號，比如熒光，隨后當其產生相應蛋白時其就會“報告”。

利用這種方法，研究人員就能在活體細胞中隨著時間延續來監測SOX2和OCT4的波動情況，同時還能闡明這些波動如何影響胚胎干細胞的命運。研究者發現，上述任意一種轉錄因子水平的小變化都會影響細胞的命運，但僅在細胞生長的G1階段，增加SOX2的水平似乎會將胚胎干細胞推向神經元型細胞分化方向，而提高OCT4的水平則會強烈地將細胞轉向分化為神經元細胞和非神經元細胞，其中的原因就是，較高的OCT4水平會增加分化因子對細胞染色質的可及性。

最后研究者Suter表示，由于轉錄因子濃度的波動在很大程度上由基因表達級聯的內在隨機性所驅動，這或許為我們改變細胞命運從而達到治療目的的能力設定了基本的限制，后期研究中研究人員還將繼續深入研究來確定這些波動是否能夠被部分所抑制，從而減緩其對控制胚胎干細胞命運的影響。