一项对小鼠干细胞的研究显示,维生素C通过影响基因的开启和关闭而对小鼠的健康扮演重要的角色。研究人员认为它可能对小鼠、人类和其他动物的发展发挥重要作用,发现更多的内在机制可以提高我们对体外受精、癌症和成人干细胞的认识。
资深作者、加州大学旧金山分校(UCSF)干细胞科学家Miguel Ramalho-Santos和他的同事把他们的研究发现在线发表在6月30日的《自然》杂志上。在细胞中,不是所有的基因都一直很活跃的。存在着一种基因表达调控模式来控制基因的开启和关闭。这都是外基因组在控制,外基因组是控制原有的DNA表达程度的一组指令。
外基因组用于调控基因表达的机制之一就是DNA甲基化。DNA甲基化的过程,是外基因组通过在基因组的一个选定的点上增加一组甲基基团,来抑制某些基因活性。
Ramalho-Santos和他的同事发现,当精子和卵子结合完成受精过程并产生胚胎后,胚胎中干细胞里的某些基因活性会被抑制,而维生素C对帮助释放这些基因活性起着关键作用。
该团队是在对实验室中培育小鼠胚胎干细胞的不同类型营养液的比较中偶然得到这一发现的。
Ramalho-Santos在一份声明中解释说,他们此前的研究内容并不是这个,“我们是误打误撞得到这一发现的,”他补充道。
他和他的同事想找出不同成分的培养基是如何影响干细胞的基因活性的。他们发现,增加维生素C可以促进一种酶的活性,松开那些正常情况下会压抑基因活性的开关。
维他命C作用于Tet酶,影响DNA甲基化
Ramalho-Santos和他的同事发现,维他命C有助于激活一种被称为“Tet”的酶,这种酶在受精后和早期发育期间很活跃。
Tet酶作用于沿着DNA附着的大量甲基基团,抑制某些基因的活性。Tet酶出现时,基因活性会根据需要而开启。
研究团队发现,Tet酶需要维生素C来发挥出最佳的活性。在人工培育的细胞中,在培养基中增加维生素C能让基因活性更严格地遵循小鼠胚胎发育早期阶段产生的模式。
维生素C在体外受精、癌症治疗和干细胞健康领域的潜在作用
Ramalho-Santos说,下一步的研究应探讨如何把这一发现应用到临床实践。例如,他们可以研究在目前应用的体外受精的培养基中加入维生素C是否能改善受精结果,又如,维生素C是否对DNA甲基化错误引起的某些癌症有效果。
干细胞研究人员也可以开始利用维生素C帮助培育更健康的干细胞,他补充道。
一篇2011年发表在《自然》杂志上的研究表明,Tet酶在干细胞重编程上扮演着重要的角色。
另一个需探索的领域是,维生素C是否有助于维持成体组织中干细胞的健康。近期的研究表明,Tet酶在成体组织中同样活跃,而不仅仅是在胚胎发育阶段。
“…我们预测维生素C可能也调节Tet酶在成体组织中的功能,” Ramalho-Santos说。
该团队目前计划就维生素C对活鼠体内的Tet酶发挥的作用做进一步研究。
美国国立研究院、加利福尼亚州再生医学研究院和加拿大卫生研究院共同资助了这项研究。