解码细胞“变形者”

作为胚胎，所有复杂的生物体都部分由多能干细胞组成，多能干细胞是指能够分化成任何类型细胞的细胞:神经细胞、肌肉细胞、血细胞、皮肤细胞等等。作为最终的生物“变形者”，这些细胞被证明是再生医学、药物开发、基因研究和相关领域的关键。

在多能干细胞中，某些基因被激活并表达最终决定细胞命运的信息。这种表达过程的第一步被称为转录，这是一个非常复杂的过程，部分原因是每个细胞包含数千个基因，在任何给定的时间只有一部分被利用。

生物学助理教授、研究转录如何被控制的分子生物学家Sharon Torigoe认为，这应该是复杂的,“要破坏这些进程不应该那么容易，对吧? 几千年来，它们一直在完善自己，以拥有最具选择性优势的系统。”

Torigoe正在研究这些复杂系统的一小部分。她的工作最近得到了美国国家科学基金会(NSF)的认可，获得了一项为期三年的本科院校研究(RUI)资助。这笔资金来自美国国家科学基金会的分子和细胞生物科学(MCB)项目的遗传机制集群，该集群资助创造性的想法和研究，以解决有关遗传学、表观遗传学和基因表达机制的基本问题。Torigoe的资助将支持她与Lewis & Clark学院的本科生一起开展的工作，以解开决定多能细胞命运背后的机制。更好地理解这些机制是释放再生医学潜力的关键。

在三年的资助期内，NSF资金将支持至少七名学生参加罗杰斯科学研究项目的全日制暑期研究经历，罗杰斯科学研究项目是刘易斯与克拉克学院的一个标志性暑期研究项目。

一个基因接一个基因

Torigoe特别专注于理解增强子。增强子是基因组序列，作为控制转录的蛋白质的结合位点。这些序列存在于距离发生转录的基因组部分一定距离的地方。但增强子很重要，因为它们增加了某种基因发生转录的可能性。

虽然一些科学家通过机器学习同时研究数千个基因来了解基因表达的规则，但Torigoe的方法是一次检查一个或两个单独的基因。

Torigoe说:“可能有许多规则涉及到增强剂的功能。”“增强剂的多样性使它令人兴奋。这种多样性也让人望而生畏。”

Torigoe和她的学生使用小鼠的胚胎干细胞来研究Klf4，这是一种对维持细胞多能性至关重要的增强子。增强语法或其特征被认为是其功能的关键。

研究增强子的科学家把它们的特征称为语法，因为根据Torigoe的说法，增强子的蛋白质结合位点可以被比作单个的单词。一系列的结合位点就像一个由多个单词组成的句子，当这些单词串在一起时，就产生了意义。

Torigoe正在寻找的一件事是什么特征导致蛋白质对特定的增强子序列具有亲和力。

“例如，即使存在‘拼写错误’，蛋白质能否‘读取’正确的结合位点?”’”她问道。然后是语法，或者单词的顺序。如果主语和宾语颠倒，或者动词在不同的位置，就会改变句子的意思，从而改变强化语的功能。”

Torigoe说，她的学生有时会发现调查增强语法的复杂性令人沮丧，因为他们的问题通常没有简单的答案或解释。

她说:“增强语法的不同部分相互作用，使其成为学习的挑战。”“当我们认为我们已经回答了一个问题时，我们意识到还有10个新问题。”

尽管如此，Torigoe仍希望在解开控制增强基因(如Klf4)功能的机制方面取得进展，然后将这些知识应用于其他基因。

她说:“我必须去寻找一个基因。”“然后在这个基因之后，也许我可以研究更多的基因。然后我们可能会发现这条规则适用于其他10个基因。然后，可能还有另外2000个基因起着别的作用，这样我们就可以研究它们了。”

她补充说:“最终，增强语法可能会变得复杂，因为生物学本质上非常复杂。