近日，EMBO Reports在線發表了中科院廣州生物醫藥與健康研究院裴端卿和劉興國研究組的研究成果——“Gadd45作為異染色質鬆散因子提高iPS重編程”（Gadd45a is a heterochromatin relaxer that enhances iPS cell generation, EMBO Rep. 2016 Oct 4. pii: e201642402.）。該研究建立針對常異染色質的光漂白後熒光恢複（FRAP）技術，發現重編程早期異染色質變鬆散而常染色質無明顯變化，並篩選鑒定出染色質鬆散因子Gadd45a能顯著提高重編程效率，並闡明了Gadd45a的作用機理。這一發現不僅揭示了重編程早期的異染色質變化規律，篩選到新型因子，還建立了篩選染色質鬆散因子的平台，能廣泛應用於細胞命運轉換中。

　　染色質分為常染色質和異染色質，前者處於伸展狀態，有轉錄活性，後者處於聚縮狀態，無轉錄活性,兩者的相互轉換在細胞命運轉變的關鍵。多能幹細胞與體細胞相比，染色質更加開放，異染色質更少。體細胞重編程為誘導多能幹細胞（iPSC）的過程必然在染色質水平發生顯著重塑，但是這一過程的規律知之甚少。

　　研究團隊開發了活細胞內實時精確定量常染色質和異染色質的鬆散性的成像方法，通過紅色熒光（HP1a-mCherry）用於區分常異染色質，綠色熒光（H1-GFP）的FRAP用於定量外周組蛋白的活躍程度，從而分別定量分析常異染色質的鬆散性。我們將這一成像方法實時應用於體細胞重編程中，發現在體細胞重編程早期，隻有異染色質顯著變鬆散，常染色質沒有明顯變化。

　　研究團隊進一步應用這一方法用來篩選染色質鬆散因子，從而開發出新的更高效的重編程方法。篩選並鑒定出Gadd45家族蛋白，可以顯著地打開染色質，還能極大地提高重編程效率。機理研究發現Gadd45a蛋白是通過和核心組蛋白相互作用而解離組蛋白與DNA的結合，從而打開異染色質。重編程三因子的靶基因大多處於異染色質，這就像三因子要到目的地去，卻被重重關隘所阻礙，而三因子能否到目的地調動靶基因，決定著細胞能否獲得多能性。Gadd45a能打開“雄關漫道真如鐵”的異染色質，使三因子可以輕鬆的“而今邁步從頭越”，結合靶基因，並提高多能性基因的表達。

　　該研究建立的精確定量常異染色質鬆散性的成像方法，可以廣泛應用於多種細胞多種細胞命運轉換中，不僅能揭示細胞命運轉換過程中染色質的變化規律，還能開發出新角度的細胞命運轉換技術。

　　本研究是中科院廣州生物醫藥與健康研究院裴端卿和劉興國研究組，與中科院上海生命科學院的徐國良院士，及德國馬普分子生物醫學研究所的Hans Schöler合作完成的。本研究獲得科技部、中科院、國家自然科學基金、廣東省和廣州市的經費支持。

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活細胞內實時精確定量常染色質和異染色質的鬆散性的成像方法

Gadd45a打開“雄關漫道真如鐵”的異染色質，使三因子可以輕鬆的“而今邁步從頭越”