最近的《Cell Stem Cell》杂志发表西班牙巴塞罗那基因组调控中心的研究人员的一篇研究文章，文章中指出研究人员发现一个独特的基因开关，似乎引导着干细胞，使它们发育成专门的心肌细胞。该发现可以帮助揭示先天性心脏病患者心脏缺陷的潜在原因，也可能带来在实验室中控制干细胞的新方法，使其生长为受损心脏患者的细胞修复。
研究是由CRG表观遗传学家和西班牙加泰罗尼亚高等研究院(ICREA)研究教授Luciano Di Croce带领完成的，该研究小组发现了一种称为Mel18的蛋白，负责调节发育细胞中的DNA沉默的一部分细胞机制。这种蛋白质在中胚层的一组胚胎干细胞中通常是活跃的，胚胎的中胚层可发育成为身体中所有的肌肉和红血细胞。
然而，研究人员发现，Mel18还有另一个意想不到的功能，可在中胚层中的心肌细胞开始发育时，打开特定的基因。同时，这种双重功能，似乎可引起健康心脏组织的生长。据Di Croce博士介绍：“Mel18在胚胎干细胞中是高度表达的。在分化过程中，它的表达下降，而其同家族蛋白的表达上调。有趣的是，这是以一种细胞特有的方式发生的，这意味着，该家族的每个蛋白，似乎都负责一组细胞类型的分化。例如，Mel18在心肌细胞中居高不下，而它在神经元前体细胞中却不完全表达。虽然我们没有对此深入探讨，但一种可能是，Mel18在心肌细胞中的错误表达，是心脏缺陷或病症的原因。”
该研究小组在实验室培养的干细胞中进行了一系列的试验，连同基因测序技术，发现Mel18可结合关键基因并调节其转录。他们还发现，Mel18蛋白水平减少的中胚层细胞，也被阻止发育成功能性心肌细胞，并且很少会跳动。
Lluís Morey博士介绍，这表明，Mel18缺乏可能涉及到某些心脏肌肉发育异常的心脏问题。然而，之前在小鼠进行的研究表明，具有Mel18编码基因突变的动物，表面上发育出正常的心脏，但却在出生后不久死亡。Di Croce博士说：“这需要进一步的研究。这可能是，Mel18的一些同家族蛋白，可以补偿早期发育过程中的Mel18不足。”
利用Mel18，有望使我们在实验室中，更容易利用诱导多能干细胞(或iPS细胞)培育出功能心脏细胞。通过将成人细胞恢复到一个更类似胚胎的状态，可避免胚胎的使用，因此可被视为一种丰富的细胞来源，用于研究或患者临床治疗。Morey博士说：“在未来，这可能为我们提供了一种有用的方法，将人类iPS细胞转换为心肌细胞。”
原文链接：Polycomb Regulates Mesoderm Cell Fate-Specification in Embryonic Stem Cells through Activation and Repression Mechanisms
原文摘要：Polycomb complexes (PRC1 and PRC2) are essential regulators of epigenetic gene silencing in embryonic and adult stem cells. Emerging evidence suggests that the core subunit composition regulates distinct biological processes, yet little is known about the mechanistic underpinnings of how differently composed Polycomb complexes instruct and maintain cell fate. Here we find that Mel18, also known as Pcgf2 and one of six Pcgf paralogs, uniquely regulates PRC1 to specify mesoderm cell fate in embryonic stem cells. Mechanistically, Mel18 functions as a classical Polycomb protein during early cardiac mesoderm differentiation by repressing pluripotency, lineage specification, late cardiac differentiation, and negative regulators of the BMP pathway. However, Mel18 also positively regulates expression of key mesoderm transcription factors, revealing an unexpected function of Mel18 in gene activation during cardiac differentiation. Taken together, our findings reveal that Mel18 is required to specify PRC1 function in both a context- and stage-specific manner.
