CRISPR筛选确定EIF3D是干细胞多能性维持的关键调节因子

CiRA的一个研究小组发现了EIF3D（一种蛋白质翻译调节因子）在启动多能性中的关键作用。这项研究发表在《科学进展》杂志上

根据分子生物学的中心法则，信息从DNA流向RNA再流向蛋白质。虽然人们对多能性（分化成体内任何其他细胞类型并无限分裂的能力）有很多了解，但就转录和表观遗传调控以及信号转导而言，蛋白质翻译如何将这些控制机制联系在一起，在很大程度上仍未得到充分探索

为了鉴定对维持预处理多能性（一种准备在体内分化为各种细胞类型的状态）很重要的基因，由高桥和敏副教授和大久保千子助理教授领导的研究小组开始了一项基于CRISPR干扰（CRISPRi）的全基因组遗传筛查，该筛查系统地降低了多能干细胞（PSC）系基因组中每个基因的表达

通过在关闭基因表达后的不同时间点监测未分化细胞的标准标记，研究人员可以确定特定基因是正向还是负向调节多能性

值得注意的是，他们发现与蛋白质翻译相关的基因会显著影响多能性。特别是，他们专注于EIF3D，它大大减少了具有预处理多能性的细胞，属于与EIF4G2相互作用的EIF3家族，EIF4G2是一种已知可以维持预处理多功能性的翻译调节因子

使用EIF3D表达受到抑制的诱导多能干（iPS）细胞系，研究人员还观察到了形态变化和生长缺陷。进一步的分析表明，这些细胞降低了促进多能性的转录因子的基因表达

值得注意的是，尽管在RNA水平上表达不变，但在EIF3D表达受到抑制的细胞中，p53的蛋白表达显著增加，这表明EIF3D的减少导致p53的翻译失调。

为了进一步研究EIF3D在维持多能性中的作用，研究小组检查了EIF3D蛋白表达受到抑制细胞、核心多能性转录因子受到抑制细胞和分化为三个主要细胞胚层的细胞的基因表达谱

EIF3D降低的细胞缺乏与启动的PSC或生殖系细胞相关的强标记物表达，因此在比较中呈现出与其他细胞不同的状态

当研究小组专门检查在EIF3D表达受到抑制的细胞中翻译的信使RNA（mRNAs）时，他们确定EIF3D参与指导蛋白质翻译机制与启动的PSC中某些mRNAs的结合

此外，许多与多能性相关的基因在缺乏多能性的情况下被下调，从而影响了包括p53通路在内的多种信号级联，这些级联调节了启动的多能性

通过这项工作，研究小组揭示了EIF3D在保护启动多能性方面的关键作用。此外，它进一步强调了翻译调控对多能性的影响

通过提高我们对控制多能性因素的理解，这一发现有助于推动干细胞的基础研究及其在下一代医学中的实际应用 More information: Chikako Okubo et al, EIF3D safeguards the homeostasis of key signaling pathways in human primed pluripotency, Science Advances (2025). DOI: 10.1126/sciadv.adq5484

Journal information: Science Advances