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近日，一項刊登在國際雜志Nature Genetics上的研究報告中，來自賓夕法尼亞大學(xué)等機(jī)構(gòu)的科學(xué)家們通過研究發(fā)現(xiàn)，在每個細(xì)胞的早期階段，名為FoxA2的關(guān)鍵蛋白或能與染色體蛋白和DNA結(jié)合，從而打開基因激活的“閘門”；相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)有望幫助闡明胚胎干細(xì)胞分化發(fā)育為機(jī)體器官的分子奧秘。在胚胎發(fā)育的頭兩周內(nèi)，分子信號會開始指示胚胎干細(xì)胞在體內(nèi)生成什么樣的器官，比如肝臟或胰腺，這是一種復(fù)雜的精細(xì)化過程，其由所謂的“先鋒”轉(zhuǎn)錄因子所引導(dǎo)，這些轉(zhuǎn)錄因子能進(jìn)入到每個細(xì)胞內(nèi)緊密排列的DNA中，這樣其它特殊的蛋白質(zhì)就能進(jìn)入并激活必要的基因進(jìn)行表達(dá)，然而，截至目前為止，研究人員并不清楚這些“先鋒”轉(zhuǎn)錄因子到底是如何打開DNA的。研究者Kenneth S. Zaret表示，如今我們揭示了先鋒因子FoxA2抓住組蛋白并暴露DNA區(qū)域的分子機(jī)制，這或許就能允許其他特殊的調(diào)節(jié)性蛋白質(zhì)進(jìn)入到DNA中，并激活沉默基因網(wǎng)絡(luò)從而導(dǎo)致內(nèi)部器官的形成。幾十年來，研究人員一直在研究試圖揭開這一過程，他們致力于開發(fā)新型的細(xì)胞用于移植并且試圖開發(fā)新型的組織修復(fù)技術(shù)從而來治療諸如肝臟或心臟疾病等常見問題。了解了早期戒斷調(diào)節(jié)基因蛋白的工作原理或有望幫助科學(xué)家們在臨床研究和治療過程更好地理解如何控制細(xì)胞發(fā)育的過程；2002年研究人員發(fā)現(xiàn)了先鋒因子，隨后他們深入研究揭示了先鋒因子的功能及其在胚胎發(fā)育中所扮演的關(guān)鍵角色，這項研究中，研究人員首先利用體外遺傳技術(shù)來調(diào)查當(dāng)FoxA與DNA相互作用時FoxA與染色體蛋白（組蛋白）的互作機(jī)制，他們發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)oxA蛋白的一小片段對于蛋白質(zhì)在染色質(zhì)纖維上開口非常必要。隨后研究人員對小鼠模型進(jìn)行研究，他們剔除了小鼠機(jī)體中相同的序列來觀察是否這些改變會影響胚胎發(fā)育，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，移除這些關(guān)鍵的氨基酸標(biāo)記后就能明顯損傷胚胎發(fā)育，引發(fā)器官畸形（包括大腦和心臟）并導(dǎo)致小鼠發(fā)生死亡。研究者Zaret說道，這種非常少的蛋白質(zhì)剔除/缺失或會產(chǎn)生非常深遠(yuǎn)的影響，這與我們在體內(nèi)研究觀察到的情況是一致的，這就讓我們非常驚訝了。后期研究者還將調(diào)查FoxA和其它先鋒因子從而闡明其如何開啟染色質(zhì)并與組蛋白相互作用（以FoxA的方式或其它方式）；最后研究者表示，基于當(dāng)前研究結(jié)果，后期他們還將研究其它擁有這種行為的特殊蛋白，如今研究者知道FoxA2并不會單獨作用于內(nèi)胚層來制造器官，他們正在進(jìn)行深入研究來更好地理解不同的先鋒因子在胚胎器官發(fā)育中所扮演的關(guān)鍵角色。Iwafuchi, M., Cuesta, I., Donahue, G. et al. Gene network transitions in embryos depend upon interactions between a pioneer transcription factor and core histones. Nat Genet (2020). doi：10.1038/s41588-020-0591-8
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