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2021年4月9日,澳大利亚张任谦心脏研究所Masahito Ogawa团队在《Science》杂志上发表了“Krüppel-like factor 1 is a core cardiomyogenic trigger in zebrafish”,研究发现了成年斑马鱼心脏中心肌细胞再生的核心转录调控因子KLF1,并揭示了KLF1在发挥心肌细胞再生功能中的分子机制。
与哺乳动物不同,斑马鱼有一个特殊功能,当心脏损伤后,心肌细胞可以有效再生,从而修复受损的心脏组织。有数据显示,在脑损伤的鱼中,维甲酸合成酶Raldh2/Aldh1a2的表达增加,抑制该因子可防止心肌细胞增殖。另外,有研究在转录组分析中发现,klf1是一个编码红细胞生成所必需的转录因子,由于维甲酸信号的遗传衰减,导致受损斑马鱼心脏心肌细胞的增殖减少。作者研究发现,当斑马鱼心脏损伤后,会诱导klf1表达增加,并在7天后达到高峰。原位杂交结果显示,klf1 mRNA与胞质肌肉的标志蛋白(肌钙蛋白C)共定位,因而证实了klf1的表达在心肌再生过程中出现。由此,作者对klf1在心脏再生中的作用产生了兴趣。
作者通过构建klf1斑马鱼敲低品系,发现心脏增殖能力受损,心肌细胞数量减少,表明klf1是斑马鱼心脏再生所必需的。在心肌细胞中构建klf1-REG品系显示,Klf1的心肌抑制不影响心脏发育,但严重损伤心肌细胞的再生。在未受损的心脏中,Klf1的短暂激活足以扩张成熟心肌。Klf1通过调控心脏转录因子的表观遗传重编程,协调心肌细胞去分化和增殖。因此,在成年斑马鱼心脏中,Klf1是心肌细胞更新的核心转录调控因子。
综上,Klf1作为一种转录因子,协调转录控制心肌分化的抑制和线粒体代谢与细胞增殖基因的上调,能够刺激成年斑马鱼心脏组织中原有的心肌细胞的更新。Klf1依赖的心肌细胞再生机制的阐明,进一步扩大了对心脏中心机发生的研究提供了参考,同时,Klf1作为一种有效的心肌调控因子,可能为更好地修复再生不良的人类心脏提供治疗策略。
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撰文:王桂华
编辑:刘振兴
审核:张贤钦
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