本報廣州12月9日電（記者吳春燕）現在的日常生活場景中活躍著各種各樣的二維碼。熟悉二維碼的朋友們知道：這些信息其實是以“0-1”二進製的方式記錄在那一個個或黑或白的像素中。近日，科學家通過對幹細胞誘導過程進行研究，發現細胞在發生“返老還童”時，染色質的“開-關”狀態恰似二維碼一樣記錄了這個過程的大量信息。通過破譯這些“二維碼”的內在含義，科學家闡述了幹細胞誘導過程的變化機製。這一研究由betway体育下载 裴端卿課題組、陳捷凱課題組和Andrew Hutchins課題組合作研究完成，李東偉博士、副研究員劉晶和博士生楊雪潔為課題論文的共同第一作者。裴端卿研究員指出：“這種二進製密碼對應的信息，在所有細胞變化過程中都普遍存在。”

　　這一課題論文日前發表在國際權威期刊《Cell Stem Cell》上。據裴端卿研究員介紹：在生命信息傳遞中心法則中，DNA是信息的輸出源，哪些DNA信息被允許閱讀，基本上就決定了細胞的命運。這個狀態可以簡單地用DNA所處的染色質“開-關”兩種狀態來衡量，而相比之下，中心法則後兩個層次的信息——RNA和蛋白質則要複雜得多。因此，該論文在體細胞誘導為多能幹細胞的過程中檢測了染色質開關的動態變化過程，發現這一細胞“返老還童”的過程中，伴隨著大規模染色質結構重排，這個過程首先關閉體細胞特異性位點，同時逐漸打開多能性相關位點；論文在染色質結構重排的進程中，還發現Sap30作為一個重編程過程激活的重要因子，會通過去乙酰化修飾來抑製體細胞關鍵轉錄因子對染色質的調控。

　　“形象一點說，我們的DNA就像一本百科全書，基本上每個細胞都攜帶著能形成個體的所有信息，但在某個特定階段（細胞類型），這本書隻能翻開裏麵的一部分。我們的工作就是記錄從體細胞到多能幹細胞過程中，書是怎麼從體細胞的打開方式，翻到多能幹細胞的打開方式的，再以此為根據，去研究翻書的‘手’是什麼。”論文的第一作者李東偉博士這樣和我們解釋。研究使用了ATAC-seq這種技術去讀取染色質“開-關”狀態的二維碼，對整個過程進行比較後，發現在多能性獲得和細胞命運轉變過程中染色質結構具備從開放到關閉（open to close，OC）和關閉到開放（close to open，CO）這樣簡單的二元變化規律。在體細胞重編程早期成纖維細胞的很多特異性開放位點會被迅速關閉（OC），而到重編程後期很多多能性相關的位點則會被打開（CO）。研究團隊認為開關的事件是直接與轉錄因子活性相關，因此對CO/OC位點的基序（motif）進行深入分析。分析發現CO位點顯著的富集出了重編程因子OCT、SOX、KLF的基序（motif），這與使用的重編程因子Oct4/Sox2/Klf4是吻合的，但CO的過程是非常緩慢的。在更加快速的OC過程中，在OC位點上特異富集出了很強的成纖維細胞特異性的轉錄因子例如AP-1，ETS，TEAD，RUNX等家族成員，而沒有OCT等重編程因子，證明體細胞相關染色質關閉（OC）過程是OCT、SOX、KLF非依賴的過程。進一步研究發現，與染色質關閉（OC）過程相關的因子都是體細胞重編程的重要障礙。陳捷凱研究員這樣總結：“這種開-關的密碼，結合DNA序列這本密碼書，可以直接解讀出轉錄因子的活性。”

　　“二維碼”在整個幹細胞誘導過程中一直在變化，打開的（CO）可以用重編程因子解釋，那關閉的（OC）過程又是哪隻“手”在操作呢？通過進一步篩選，研究人員發現表觀修飾基因Sap30在體細胞重編程早期被重編程因子激活，並通過促進成纖維細胞關鍵基因啟動子區去乙酰化修飾，而使其啟動子區逐漸關閉，最終沉默成纖維細胞關鍵調控基因，推動重編程進程。這部分研究結果首次揭示了體細胞重編程過程中染色質結構動態變化的規律—CO/OC邏輯，並為理解體細胞重編和其他相關細胞命運轉變提供了新的可參考的理論模型。