表观遗传学代码重塑的染色质状态或能赋予小鼠肝脏一定的再生潜能

研究人员推测，对肝脏再生至关重要的基因表达的高度控制模式是由静止的肝脏细胞中的表观遗传学代码所编码的。近日，一篇发表在国际杂志Nature Communications上的研究报告中，来自纽约大学阿布扎比分校等机构的科学家们发现了一种特殊代码，其或能设置肝脏的基因组来解释肝脏惊人的再生能力。

这一研究结果或能帮助阐明在机体被切除部分肝脏时，促进肝脏再生的特定基因被激活的分子机制，同时还有望帮助改善新形式再生医学疗法的发展，并帮助非再生器官在小鼠和人类机体中再生并生长。

图片来源：https://www.nature.com/articles/s41467-021-24466-1

尽管其它动物都能够再生大多数器官，但人类、小鼠和其它哺乳动物则仅能再生肝脏来应对损伤或被移除的结局。研究人员假设，驱动肝脏再生的基因或能被一种特殊的代码所控制，而这种代码还能促进其在应对损伤或切除时被激活，随后研究人员重点对表观基因组进行了相关研究，即通过对DNA进行修饰来改变基因的表达，而并非改变遗传代码本身。

利用小鼠模型进行研究，研究人员在静息的肝脏细胞中识别出了存在的表观遗传代码元件，静息的肝脏细胞并不能复制但却拥有在合适条件下增殖的能力，这些表观遗传代码元件或能激活特殊的基因进行器官再生。参与肝细胞增殖的基因在不进行再生再生的肝脏中处于沉默状态，但令研究人员惊讶的是，这些基因存在于大多数基因活跃的基因组部分；而且这些促再生的基因往往被被标记一种名为H3K27me3的特定修饰，在肝脏再生期间，H3K27me3能被从基因中剔除，从而使得基因能够进行动态表达并驱动增殖过程。

研究人员发现，小鼠的肝脏中含有能允许促再生基因在得到信号时激活的表观遗传代码元件，而表观遗传模式是一种已经建立的协调基因表达的特殊机制。然而，此前研究人员并不清楚表观遗传模式促进肝脏中基因表达的方式以及其如何影响肝脏的再生。

本研究中，研究人员在小鼠肝脏中发现了与特定表观遗传学标记相对应的六种不同的染色质状态，这或许就提供了关于重要器官的首张染色质图谱，并表明，图谱中的元件对于肝脏再生非常重要，这一研究结果就提供了一种特殊机制，其能使得肝脏中的细胞处于“准备就绪”的状态，并未肝脏再生提供一定的信号。

表皮观遗传学代码或能重塑成体小鼠肝脏中的染色质状态。

图片来源：Zhang, C., et al. Nat Commun 12, 4110 (2021). doi：10.1038/s41467-021-24466-1

研究者Sadler博士说道，再生的秘密往往被锁定在了肝脏表观基因组的一个代码中，目前我们正在研究表观遗传学代码（能制造表观遗传学标记的酶类）来观察其对衰老的影响，以及包括人类在内老年动物机体中的肝脏再生能力为何会下降。对肝脏的非凡再生能力进行持续性的研究或为后期再生医学的研究进展提供了一定的希望；或许研究人员能够尝试将促进年轻动物机体肝脏再生的代码写入到老年动物的细胞中，或者在其它无法再生且当前仅能利用复杂高风险移植物来进行移植的器官中使用。

综上，本文研究结果表明，静息肝脏中的肝脏染色质状态或能帮助预测基因的表达情况，而且促再生基因能维持在活跃的染色质状态中，但却会受到H3K27me3的抑制，从而就允许在再生过程中实现快速且同步的反应。