超过三十年来,科学家持续研究肌源决定基因1(MYOD)蛋白如何通过结合DNA调控肌肉干细胞基因表达。这种蛋白如同《黑客帝国》中基努·里维斯获取的瞬间功夫技能,能直接插入肌肉干细胞DNA并启动肌肉构建程序。当肌肉组织因损伤或运动需要修复时,MYOD作为转录因子会激活附近干细胞增殖并转化为再生肌肉纤维的功能细胞。
桑福德-伯恩姆-普雷比斯医学研究所的科学家及其国际团队在《基因与发育》期刊发表的研究显示,MYOD具有类似"化身博士"的双重特性——既能作为基因激活剂,又能转化为基因沉默器。研究团队负责人皮尔·洛伦佐·普里教授将细胞比作房屋,强调基因表达如同决定房屋特征的家具:"我们既需要清除原有家具(旧基因表达),也需要安装新家具(肌肉细胞特性)。"
通过分析人类成纤维细胞重编程过程中的MYOD结合事件,研究发现:三分之一的结合发生在传统E-box位点(肌肉特异性基因调控区),而超过一半的结合发生在基因抑制区域。这种突破性发现挑战了传统认知——MYOD的DNA结合能力不仅限于E-box序列。这些非传统结合位点集中分布于细胞增殖、原始谱系及替代分化路径相关基因区域。
"MYOD具有出人意料的DNA结合广度,它会替代原有转录因子占据关键位点,从而擦除细胞既往的基因表达'记忆'。"普里教授解释道。这种双重功能证实了转录因子的"多面手"特性,其调控机制取决于DNA结合的位置与方式。研究还发现MYOD能选择性抑制再生信号中的非肌肉分化指令,确保肌肉构建程序的精准执行。
这项突破对再生医学具有重要启示:在细胞类型转换治疗中,不仅要实现目标细胞类型转化,更要有效抑制原有病理特征。研究团队下一步将探讨MYOD抑制不全可能导致的肌肉再生缺陷——这可能解释运动员年龄相关恢复能力差异及早发性肌肉减少症。针对杜氏肌营养不良症患儿的"蜜月期"研究,或可开发延长肌肉再生能力的创新疗法。
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