Nrf2 和Keap1基因具有(yǒu)调控干细胞功能(néng)的作用(yòng)

人體(tǐ)具有(yǒu)非凡的自愈能(néng)力，机體(tǐ)内存在的专用(yòng)干细胞确保许多(duō)器官可(kě)不断地进行自我更新(xīn)。当某一器官受到损伤时，器官内的干细胞即被激活生成新(xīn)细胞促使器官组织再生。然而在机體(tǐ)内这种干细胞活性却受到了严格地调控，因為(wèi)过度的干细胞活性也可(kě)能(néng)导致疾病发生比如癌症。当前科(kē)學(xué)家们纷纷将干细胞生物(wù)學(xué)的研究转向揭示维持有(yǒu)效再生和适当干细胞功能(néng)之间平衡的调控机制。值得注意的是越来越多(duō)的数据表明氧化应激在这一调控中发挥了核心作用(yòng)。

近日罗切斯特大學(xué)的研究人员在新(xīn)研究中发现了一个调控干细胞氧化应激的基因开关，证实其具有(yǒu)调控干细胞功能(néng)的作用(yòng)。相关研究成果发表在最新(xīn)一期的《细胞干细胞》（Cell Stem Cell）杂志(zhì)上。

这一研究工作是由罗切斯特大學(xué)的生物(wù)學(xué)家Heinrich Jasper、Christine Hochmuth、Benoit Biteau以及罗切斯特大學(xué)医學(xué)中心遗传學(xué)家Dirk Bohmann共同完成的。科(kē)學(xué)家们在果蝇肠干细胞中研究了Nrf2 和Keap1基因的功能(néng)。过去的研究表明Nrf2 和Keap1是细胞氧化应激反应中的重要调控因子。在新(xīn)研究中，研究人员惊讶地发现不同其他(tā)的细胞类型，干细胞中的Nrf2甚至在缺乏压力的情况下仍可(kě)保持活性。这一研究发现表明Nrf2有(yǒu)可(kě)能(néng)在干细胞功能(néng)调控中发挥了不同寻常的作用(yòng)。

在进一步的试验中，研究人员证实Nrf2具有(yǒu)抑制干细胞分(fēn)裂的作用(yòng)。而当果蝇肠道受到损伤时，受损细胞分(fēn)泌信号蛋白激活干细胞。负调控因子Keap1在此时抑制干细胞中Nrf2的功能(néng)从而促使干细胞分(fēn)裂，肠道组织再生。

此外，研究人员还发现Nrf2对干细胞活性的调控作用(yòng)受到这些细胞中活性氧簇（ROS）水平的影响。活性氧簇是一类自然存在于细胞中的高活性反应分(fēn)子，当其浓度显著增高时可(kě)损伤细胞结构。研究人员发现只有(yǒu)当ROS水平增高时，肠道干细胞才会发生分(fēn)裂。Nrf2可(kě)通过降低细胞中ROS的水平从而抑制肠道干细胞增殖。当研究人员利用(yòng)Keap1抑制Nrf2时，观察到ROS水平增高，干细胞分(fēn)裂，并启动再生。从而表明这一基因开关在肠道干细胞活性调控中发挥了关键性的压力感受器作用(yòng)。相一致地，研究人员还证实当Nrf2功能(néng)受到破坏时，由于干细胞过度生成新(xīn)细胞导致了果蝇肠道的退化。

Jasper期望其他(tā)的科(kē)學(xué)家们一同开展研究以确定在一些小(xiǎo)脊椎动物(wù)和人类中是否存在相同的干细胞调控机制。“如果情况确是如此，这些研究发现或将推动开发出新(xīn)的治疗方法。科(kē)學(xué)家们亦可(kě)最终了解到如何通过控制干细胞的功能(néng)安全地置换人类受损组织。”Jasper说。

现在罗切斯特大學(xué)的研究人员正在致力于解析隐藏在Keap1和 Nrf2活性下的相关过程。“例如Keap1是如何获得来自损伤组织的信号的？”Jasper说道：“我们正致力去了解Keap1激活前后上游以及下游发生的事件。”