成人大腦中星形膠質細胞的幹細胞活性由DNA甲基化調控

核心概念

DNA甲基化是調控星形膠質細胞幹細胞活性的關鍵機制,在大腦缺血損傷後可誘導星形膠質細胞重新獲得幹細胞特性。

摘要

本研究探討了成人大腦中星形膠質細胞和神經幹細胞的轉錄組、染色質可及性和甲基化狀態。研究發現:

1. 星形膠質細胞和神經幹細胞雖然具有相似的轉錄組,但其功能卻大不相同,這種差異主要由DNA甲基化模式的不同所決定。

2. 神經幹細胞功能是通過甲基化抑制星形膠質細胞基因,同時去甲基化神經幹細胞基因來實現的。

3. 大腦缺血損傷會誘導纖維狀星形膠質細胞重新獲得幹細胞特性,這一過程涉及星形膠質細胞甲基化模式向神經幹細胞的轉變,而這一轉變需要依賴de novo甲基轉移酶DNMT3A。

4. 上述發現揭示了DNA甲基化是調控星形膠質細胞幹細胞活性的關鍵機制,為再生醫學提供了新的潛在治療靶點。

統計資料

星形膠質細胞和神經幹細胞雖然具有相似的轉錄組,但其功能卻大不相同。
大腦缺血損傷會誘導纖維狀星形膠質細胞重新獲得幹細胞特性。
這一過程需要依賴de novo甲基轉移酶DNMT3A。

引述

"DNA甲基化是調控星形膠質細胞幹細胞活性的關鍵機制。"
"大腦缺血損傷會誘導纖維狀星形膠質細胞重新獲得幹細胞特性。"

從以下內容提煉的關鍵洞見

DNA methylation controls stemness of astrocytes in health and ischaemia - Nature

by Lukas P. M. ... 於 www.nature.com 09-04-2024

https://www.nature.com/articles/s41586-024-07898-9

深入探究

如何利用DNA甲基化調控機制實現星形膠質細胞的再生?

DNA甲基化是一種重要的表觀遺傳修飾，對於星形膠質細胞的再生具有關鍵作用。研究顯示，星形膠質細胞在缺血損傷後會獲得幹細胞特性，這一過程涉及到星形膠質細胞的甲基化組譜的重編程。具體而言，缺血損傷會促使星形膠質細胞中與幹細胞功能相關的基因去甲基化，同時對應的星形膠質細胞基因則會出現甲基化的增加。這種甲基化的變化是由去新甲基轉移酶DNMT3A介導的，缺乏DNMT3A會導致這一重編程過程的缺失。因此，通過調控DNA甲基化，特別是DNMT3A的活性，可以促進星形膠質細胞向幹細胞的轉變，從而實現再生潛力的提升。

除了DNMT3A,還有哪些其他分子參與了星形膠質細胞幹細胞特性的調控?

除了DNMT3A，還有多種分子參與了星形膠質細胞幹細胞特性的調控。例如，其他去甲基轉移酶（如DNMT1和DNMT3B）也可能在維持或改變甲基化狀態中發揮作用。此外，轉錄因子如Oct4、Sox2和Nanog等，這些因子在幹細胞的維持和分化中扮演著重要角色，可能會與DNA甲基化相互作用，調控星形膠質細胞的幹細胞特性。還有一些非編碼RNA，如miRNA和長非編碼RNA，這些分子也可能通過調控基因表達來影響星形膠質細胞的幹細胞功能。因此，星形膠質細胞的幹細胞特性是由多種分子共同調控的複雜網絡。

DNA甲基化在調控其他類型神經膠質細胞的幹細胞活性中是否也扮演重要角色?

是的，DNA甲基化在調控其他類型神經膠質細胞的幹細胞活性中同樣扮演著重要角色。研究表明，除了星形膠質細胞，寡樹突膠質細胞和小膠質細胞等其他神經膠質細胞類型也受到DNA甲基化的影響。這些細胞在發育和損傷修復過程中，會通過改變其甲基化模式來調控幹細胞特性和再生能力。例如，寡樹突膠質細胞在特定的環境刺激下，可能會通過去甲基化來激活幹細胞相關基因，促進其分化和再生。因此，DNA甲基化作為一種關鍵的表觀遺傳調控機制，對於多種神經膠質細胞的幹細胞活性和功能調控均具有重要意義。