[发明专利]改变细胞命运的方法

说明书

技术领域

本发明涉及生物技术领域，更具体的，本发明涉及改变细胞命运的方法，构建体，用于改变细胞异染色质蛋白HP1a在细胞中表达量和定位的方法，用于改变细胞染色质结构的方法，用于改变细胞组蛋白H3甲基化的方法，以及细胞。

背景技术

伴随着胚胎干细胞细胞核心转录因子（Oct4,Sox2,Nanog）调控机理的逐渐阐明,日本科学家Yamanaka成功利用四个转录因子Oct4，Sox2，Klf4和c-Myc将小鼠成纤维细胞变成了诱导多能干细胞（iPSCs），为获得特定个体的多能性干细胞指明了新的方向。在短短几年时间里，iPSCs邻域取得了日新月异的进展。各个物种各种体细胞的重编程都在实验室中获得成功。除逆转录病毒和慢病毒外，科学家们发展了各种非整合载体，大大提高了iPSCs的安全性。同时，人们还找到大量其他的重编程因子如Nanog，Lin28，Esrrb，Tbx3等等，这些因子有的可以促进iPS的效率，提高iPS的质量，有的可以替代一个或几个Yamanaka因子。

重编程技术的目标就是在临床上解决病人特异的多能细胞的大量获得难题。科学家已经在实验室成功用重编程技术和基因修复技术治疗了镰刀型贫血的小鼠。虽然这个技术离临床还很遥远，但是科学家们已经成功诱导出许多单基因突变疾病的病人iPS细胞，用作药物筛选和基因修复。在iPS基础上，转分化研究也出现热潮。这种转分化技术比重编程技术的优势在于它可以不经过iPS细胞和分化的步骤，直接将易得体细胞转换成另一种病变组织的细胞。

重编程和发育分化一样是细胞命运的改变。但是在细胞向其他细胞转变的过程中发生了什么，也是人们迫切想知道的。

然而，目前如何改变细胞命运尤其是促进体细胞的重编程，仍有待进一步研究。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决上述技术问题之一或至少提供一种有用的商业选择。为此，本发明的一个目的在于提出一种能够有效改变细胞命运尤其是促进体细胞的重编程的方法。

首先，需要说明的是，本发明是基于发明人的下列发现而完成的：

生长抑制和DNA损伤蛋白（Growth arrest and DNA damage,Gadd)家族是在一个紫外照射细胞的试验中发现的。人们发现细胞针对紫外辐射，养分不足，低氧，高渗透压，亚砷酸盐,甲基汞,甲基甲磺酸等刺激能使Gadd家族蛋白大量表达。Gadd45亚家族是研究得最多的Gadd蛋白，它有三个成员：Gadd45a，Gadd45b和Gadd45g。这三个蛋白有约50%的相同序列，它们拥有一个高度保守的结构域；其中Gadd45a是研究得最多最详尽的一个。

Gadd45a最开始是从接受紫外处理的中国仓鼠卵巢细胞中分离得到的,因为它在这种细胞中的mRNA水平快速提高。后来发现,它能被一系列DNA损伤试剂和生长抑制信号所诱导表达,如乙烷磺酸盐MMS,过氧化氢,氮芥,生长因子缺失等。Gadd45a基因位于一号染色体(1p31.2-p31.1），编码了一个只有165个氨基酸的酸性小蛋白（18.4kD）。它在细胞中的半衰期大约为30小时，在pH中性溶液中带负电荷。Gadd45a在不同物种间非常保守，在人，恒河猴，家猫，仓鼠，小鼠，大鼠中的相同氨基酸超过90%。

基因毒型压力调控Gadd45a表达的信号通路很复杂，有很多不同的机制:针对不同的压力有不同的机制。在受离子辐射的人类细胞中，p53蛋白能诱导Gadd45a mRNA水平上升。Gadd45a是第一个被发现的受p53调控的压力诱导基因。Gadd45a的表达有p53依赖和p53不依赖两条途径调控：暴露在离子辐射中后，其受p53依赖途径调控；而接受紫外照射后，其受p53不依赖途径调控。

Gadd45a的过表达就会导致细胞生长抑制。Gadd45a参与了G2/M监测点，它通过阻止cdc2和细胞周期蛋白B的相互作用来抑制细胞周期，不让细胞进入M期。而且，抑制Gadd45a表达可以缓解G2/M期的周期停滞。抑制Gadd45a的表达可能是细胞的一种存活机制，如肿瘤细胞,其不能抑制Gadd45a就能逃脱凋亡。一些在细胞或动物体中抑制Gadd45a表达的研究表明，用siRNA干扰Gadd45a或Gadd45a突变的细胞，能逃脱凋亡途径，致瘤的概率增加，DNA修复也变弱了。反过来，正常的Gadd45a表达和调控可以阻止有DNA损伤的细胞进入M期。因此，Gadd45a基因在正常细胞中表现为一个保护机制。