医学进展
2014年07月号
医学进展

保持两条X染色体激活可阻止胚胎干细胞分化

作者:费正弦

许多哺乳动物,如小鼠、大鼠和牛,在早期胚胎形成的过程中,雌性胚胎的发育要比雄性胚胎的发育更为缓慢。但在胚胎发育的各个阶段中,由于并没有胎儿荷尔蒙产生,因此这一胚胎发育的性别差异就很有可能是由于性染色体的直接作用所引起的。

对 XO核型小鼠进行遗传学解剖发现,两条同时存在的X染色体,在子宫植入胚胎后的早期阶段,通过减缓胚胎形成速度,从而导致了两性间的胚胎发育差异。近期, 法国居里研究所的Edda G. Schulz等又发现,雌性胚胎干细胞(embryonic stem cell,ESC)中两条X染色体的激活可通过调节ESC信号网络阻止ESC退出多能状态。

正常生理情况 下,雌鼠胚胎早期的发育中,两条X染色体都会短暂性地激活。随后,X基因剂量会通过X染色体失活(X chromosome inactivation,XCI)的方式在两性中趋于平衡。那么,相对于雄性,是否雌性X连锁基因的双倍剂量可以导致性别特异的发育差异 呢?Schulz等对含有不同性染色体组分的ESC研究后发现,两条X染色体可以通过抑制MAPK和Gsk3信号以及刺激Akt通路来使得ESC的初始多 能性状态更加稳定。由于MAPK信号的激活是ESC退出多能性状态的必要条件,因此,只要能够保持两条X染色体的激活状态,就可以暂停雌性性细胞的分化。 通过比较阻止和过早激活XCI,研究人员还发现,一旦XX细胞经历过X失活,这种分化的阻断就不会出现了。因此,研究人员推断,双倍的X剂量干扰着分化过 程。

该研究表明, 双倍剂量的X基因可以稳定ESC的“多能”状态,雌性ESC一直要到XCI发生才能完成分化。就基于该研究所讨论的这种X基因剂量依赖的分化阻断现象,是 否可以延长X基因失活前雌性细胞中这一时间窗呢?基于这一发育检查点而改变时间窗又会带来什么副作用呢?我们还需要进一步深入的研究。(作者:费正弦)

参考文献:《Cell Stem Cell》2014;14:203-216

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