西班牙国家研究委员会 (CSIC) 和埃尔切米格尔·埃尔南德斯大学 (UMH) 联合成立的神经科学研究所 (IN) 的细胞可塑性发育与疾病实验室的研究人员发现了一种机制，这种机制允许成人脑干细胞表达维持其身份的基因和神经元分化基因，而不会发生细胞活动冲突。此外，这种机制使干细胞能够随时准备好对分化信号作出反应。
生物体中的所有细胞都具有相同的基因，但它们之间的差异在于它们表达的基因和不表达的基因。这被称为细胞身份，并将决定细胞在其一生中的功能。脑干细胞的情况很有趣，因为它们表达使它们保持干细胞状态的基因，以及它们产生的神经元特有的其他基因。
到目前为止，人们还不知道脑干细胞如何能够表达这两种基因而不遇到决策冲突，在这种情况下，细胞面临着是否成为神经元或维持其干细胞状态的不确定性。然而，这项研究的结果最近发表在《自然通讯》上，揭示了阻止分化基因在干细胞中翻译的机制。这一发现解决了所谓的决策冲突问题。
文章第一作者Ainara González-Iglesias在解释这一过程时强调：“基因转录时会产生信使 RNA，然后翻译成蛋白质，即细胞功能的效应物。要使这一过程发生，这些信使必须离开细胞核，进入细胞质进行翻译。”专家们发现，关键在于干细胞基因的信使 RNA 离开细胞核翻译成蛋白质，而神经元基因的信使 RNA 则留在细胞核中。“因此，细胞继续保持干细胞状态”，研究人员解释道。
双向开关
当干细胞需要分化成神经元时，机制也类似。Nieto 解释道：“在这种情况下，干细胞维持基因的信使被保留在细胞核中，阻止其翻译成蛋白质。”尽管两种类型的基因都在持续表达，但研究人员强调，“不需要立即发挥作用的基因的信使始终被保留，而不会被翻译。这种机制不仅解决了细胞内的决策冲突，而且还为细胞机制在收到适当信号后立即分化做好准备。”
干细胞具有非凡的组织再生能力。尽管干细胞对人类成人大脑再生的贡献程度尚不确定，但 Nieto 强调了干细胞的根本作用。如果没有干细胞，神经元可能会过早分化，从而可能破坏神经系统的正常功能。
国家合作
这项研究是与瓦伦西亚大学生物技术和生物医学研究所干细胞专家伊莎贝尔·法里尼亚斯 (Isabel Fariñas) 领导的实验室以及巴塞罗那基因组调控中心 RNA 加工机制专家胡安·瓦尔卡塞尔 (Juan Valcárcel) 领导的实验室合作进行的。这项研究的重点是成年小鼠大脑的脑室下区，该区域拥有大量干细胞。
通过这项研究，他们证实了细胞核中的滞留机制与缺乏一种称为甲基化的 RNA 修饰有关。这种修饰会触发内含子的消除，内含子是信使 RNA 的片段，必须将其去除才能使信使正确地输出到核中并进行翻译。
专家们利用原位杂交技术(一种可视化组织中信使 RNA 的技术)仔细观察了信使 RNA 在细胞核中的停留情况。这项技术在 Nieto 的 IN 实验室中被广泛使用，并被证明对识别该机制至关重要。Ainara González-Iglesias 强调了这项技术的重要性：“尽管现在有复杂的测序技术，但正是原位杂交技术引导我们揭示了该机制”。
这项工作得益于不同机构提供的资金支持：西班牙科学、创新和大学部;卡洛斯三世健康研究所;瓦伦西亚政府的 ISIC 和 PROMETEO 计划;西班牙教育、文化和体育部;西班牙国家研究机构的塞韦罗·奥乔亚研究和发展卓越中心计划;欧洲研究理事会;以及加泰罗尼亚政府的 CERCA 计划。
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