本報訊（記者朱漢斌 通訊員黃博純）中科院廣州生物醫藥與健康研究院研究員劉興國課題組運用多組學技術，發現細胞命運調控的“表觀組—代謝組—表觀組”跨界“蝴蝶效應”。相關研究8月24日在線發表於《自然—代謝》。

　　誘導多能幹細胞（iPSC）技術為研究人類疾病病理和再生醫學治療提供了廣闊前景，是研究細胞命運轉變的良好模型。iPSC重編程機理在不同層次被廣泛研究，然而，重編程中多層次是否及怎樣“跨界”調控幹細胞命運，是一個一直沒有回答的基本科學問題。

　　劉興國介紹，該研究著眼於被稱為“Yamanaka第五因子”的Glis1，這一母係轉錄因子隻在卵子和受精卵中表達。研究人員首先發現Glis1不僅促進正常細胞重編程，而且實現了衰老細胞重編程，並進一步發現由Glis1得到的iPSC基因組更加穩定。這些表明Glis1是一個強有力的細胞命運決定因子。

　　研究人員運用染色質免疫共沉澱測序和轉錄組測序聯合分析、靶向代謝物組學、染色質開放性測序等多組學技術，全麵解析並歸納了Glis1介導多能性獲得的三階段途徑——“表觀組—代謝組—表觀組”跨界級聯反應。

　　隨機階段，此級聯反應在重編程早期由Glis1與體細胞基因和糖酵解基因的啟動子結合而啟動；“化蛹成蝶”階段，糖酵解基因的表達激活了這一通路，同時線粒體氧化磷酸化未受影響；決定階段，乙酰輔酶A和乳酸水平的提高分別調控了“第二波”基因和多能性基因啟動子上的組蛋白乙酰化修飾和乳酸化修飾，在染色質水平打開並促進基因轉錄表達，加速了多能性的獲得。

　　研究人員提出了由母係轉錄因子Glis1調控多能幹細胞命運的“表觀組—代謝組—表觀組”跨界級聯反應新概念，表明Glis1實現衰老細胞重編程並穩定基因組的強大功能，揭示Glis1介導“表觀組—代謝組—表觀組”的級聯反應中，糖酵解代謝組驅動的組蛋白乙酰化和乳酸化修飾在前期和後期的表觀遺傳組連接中，發揮“他山之石”的核心作用。

　　Glis1不僅在母係細胞中高表達，而且在病理條件例如癌細胞中高表達，因此這一跨界級聯反應具有潛在的重要病理意義。

　　相關論文信息：https://doi.org/10.1038/s42255-020-0267-9