ISL1与PHF8相互作用促进小鼠胚胎干细胞向心肌细胞分化

近年的研究发现,在心肌细胞分化过程中,转录因子可以与表观修饰蛋白质结合进行更为精细的转录调控.作为转录因子的胰岛素基因增强子结合蛋白1(islet1,ISL1),在心血管发育过程中发挥至关重要的作用.然而,ISL1是否能够与表观修饰蛋白质相互作用,从而发挥更为精细的调控作用,目前尚未明确.本室研究发现,ISL1在小鼠胚胎干细胞向心肌细胞分化过程中,能够与组蛋白去甲基化酶PHD指蛋白8(PHF8)相互作用从而促进分化.实时RT-PCR和Western印迹的方法检测显示,ES细胞向心肌细胞分化过程中ISL1和PHF8具有相似的表达谱.通过免疫共沉淀的方法检测分化过程中ISL1与PHF8的结合,通过染色质免疫沉淀的方法对二者在ISL1下游靶基因增强子区的结合水平进行检测,利用实时RT-PCR检测二者的相互结合对心肌细胞分化的影响.结果显示,ISL1能够与PHF8相互作用,共同结合在ISL1下游靶基因Mef2c和Myocd的增强子区,协同促进ES细胞向心肌细胞的分化.本研究证实,在心肌细胞分化过程中,ISL1存在与表观修饰蛋白质PHF8的相互作用,从而进一步促进心肌细胞的分化.     

利用RNA转录组数据库挖掘肿瘤细胞EZH2基因候选转录因子

转录因子的筛选是基因转录调控研究的重要环节。通常人们通过候选转录因子基序(motif)结构域的DNA结合序列是否存在于靶基因启动子而进行筛选。基因表达相关性是发现基因间相互作用的一种有效手段。利用已有的多种人类基因组转录组公共数据库,通过对已知转录因子与靶基因共转录关系分析,本研究发现,肿瘤细胞系大百科全书(CCLE)基因共转录相关系数可作为筛选候选转录(抑制和激活)因子的新方法。对所挖掘出的7个与EZH2基因转录高度相关的候选转录因子(TCF7L2、PML、TBP、PHF8、RBBP5、MYBL2、NRF1)进行实验验证,发现PHF8和NRF1过表达(或敲降)确实促进(或抑制)EZH2基因转录;染色质免疫共沉淀实验和荧光素酶报告基因结果亦证实,PHF8和NRF1能够结合EZH2基因启动子DNA,提示PHF8和NRF1可能是EZH2基因的转录因子。     

ISL1调控细胞生物学行为的分子机制研究进展

胰岛素增强子结合蛋白-1(insulin gene enhancer binding protein-1,ISL1)是一种含两个LIM结构域和一个HD(homeodomain)结构域的转录因子,已被证明能调节多种信号通路和生物进程。在正常组织细胞中,ISL1通过与多个转录因子相互作用来精确调控靶基因表达从而促进细胞的分化、增殖等生物学过程。在肿瘤细胞中,ISL1通过影响细胞增殖和转移以及其他细胞过程最终在癌症的发生和发展中发挥作用。该文回顾ISL1参与的调控网络如何影响细胞增殖和肿瘤发生,细胞分化,细胞迁移、侵袭和转移,细胞凋亡。在不同的细胞中,ISL1的表达受不同的蛋白信号调控,并与不同的分子协同作用对细胞生物进程产生相应的影响,通过探究与ISL1功能相关的蛋白和信号通路,揭示正常组织发育和疾病的发生发展规律,为进一步机制研究提供理论基础,也可为新药开发、临床诊断提供理论依据。     

胰岛因子1在胰腺中的转录调控机制CSCD

胰岛因子1(ISL1)是重要的转录因子,在胚胎发育期广泛分布于全身多种组织细胞,而在成体组织中主要表达于胰岛和神经组织。在胰腺中,ISL1主要调控胰岛素、胰高血糖素、生长抑素、胰多肽等内分泌激素的表达,在胚胎期促进胰腺背侧间充质细胞和胰岛内分泌细胞的分化、发育、成熟,在出生后通过抑制细胞凋亡、促进细胞增殖来维持胰岛β细胞数量的稳态。ISL1通过与基因启动子上的特定元件TAAT/ATTA结合,并与其它蛋白质相互作用,实现对下游靶基因的转录调控,以完成多种生理功能。     

胰岛因子1在胰腺中的转录调控机制

胰岛因子1(ISL1)是重要的转录因子,在胚胎发育期广泛分布于全身多种组织细胞,而在成体组织中主要表达于胰岛和神经组织。在胰腺中,ISL1主要调控胰岛素、胰高血糖素、生长抑素、胰多肽等内分泌激素的表达,在胚胎期促进胰腺背侧间充质细胞和胰岛内分泌细胞的分化、发育、成熟,在出生后通过抑制细胞凋亡、促进细胞增殖来维持胰岛β细胞数量的稳态。ISL1通过与基因启动子上的特定元件TAAT/ATTA结合,并与其它蛋白质相互作用,实现对下游靶基因的转录调控,以完成多种生理功能。     

肝癌细胞HepG2中增强子的识别及生物信息学分析

目的:整合增强子特征识别肝癌细胞HepG2增强子,并对其保守性、GC含量、转录因子调控、靶基因功能等进行分析,以期解析肝癌细胞增强子参与的调控网络。方法:通过整合H3K27ac、H3K4me1和H3K4me3组蛋白修饰及DNaseⅠ高敏位点的Chip-seq数据预测HepG2中的增强子,计算每个增强子的平均Phast Cons分数和GC含量,评估整体增强子的保守性与GC含量,整合ENCODE转录因子结合位点数据寻找转录因子-增强子调控,使用GREAT和DAVID分别对增强子和增强子的靶基因进行GO与KEGG通路功能富集分析。结果:共识别2254个肝细胞癌增强子,1432个增强子靶基因,135个转录因子的9983个增强子结合位点;比较随机位点靶基因,发现增强子显著正调控靶基因的表达;保守性与GC含量分析表明增强子具有显著高的保守性与GC含量,并存在C-T/C-T/C-T-G模式的motif;增强子功能分析显示增强子显著富集于蛋白结合、酶结合、转录因子结合、RNA聚合酶Ⅱ结合等已知增强子功能,增强子GO与KEGG通路功能富集分析表明增强子靶基因显著参与细胞增殖、细胞凋亡、细胞周期调控和细胞迁移等肿瘤相关的生物进程与信号通路。结论:识别的肝细胞癌增强子具有显著高的保守性与GC含量,受多种转录因子调控,对其靶基因起正调控作用并且显著富集于肿瘤相关生物学进程与信号通路中。     

MSCs心肌样细胞分化过程中GCN5募集促分化相关蛋白的筛选

筛选并分析间充质干细胞(mesenchymal stem cells,MSCs)诱导分化为心肌样细胞过程中GCN5招募促分化相关蛋白集合体的组成。免疫荧光细胞化学、实时荧光定量PCR鉴定MSCs经5-氮杂胞苷(5-azacytidine,5-azaC)诱导分化为心肌样细胞;免疫共沉淀技术分离、串联质谱鉴定GCN5募集蛋白集合体组成,并从心肌细胞分化角度筛选、验证分化相关蛋白因子。MSCs经5-azaC诱导分化的心肌样细胞表达心肌特异性基因GATA4、MEF2C和心肌细胞结构、功能蛋白cTnt、MHC和Cx43;筛选、验证出心肌细胞分化相关GCN5招募蛋白归类为:(1)DNA结合蛋白Sp1/KLF;(2)转录辅激活子PGC-1α和Rb1;(3)转录延伸复合体组成成分以及信号通路蛋白Akt。通过筛选获得MSCs经诱导向心肌样细胞分化过程中心肌分化相关蛋白因子,为进一步研究干细胞分化信号传导途径、特异性生物靶点干预以及提高干细胞分化效率打下了基础。     

JunD的结构功能特征及其在肿瘤发展中的作用

JunD是一种属于多功能激活剂蛋白-1（activating protein-1,AP-1) 家族的转录因子,可以激活或抑制多种靶基因的表达.在生长发育过程中,在各种细胞类型中都呈现出组成性表达.近20年的临床数据及分子生物学研究表明,JunD蛋白的功能受多个复杂过程调控,包括转录控制、转录后调节、蛋白质翻译后修饰及蛋白-蛋白相互作用等.JunD基因表达的精细调控及JunD蛋白与其它蛋白之间的相互作用可调节细胞增殖、分化和凋亡等过程.JunD蛋白活性异常会导致肿瘤、代谢及病毒类疾病的发生.JunD蛋白的转录激活及抑制受1个复杂调控网络调控,在这个网络调节下,JunD蛋白在细胞的生长调控过程中发挥重要作用.本文就JunD基因表达的调控机制及其与肿瘤之间关系的最新研究进展做一综述.     

心肌样微环境诱导脂肪干细胞分化的研究

微环境在促进干细胞分化过程中起着重要的作用,研究心肌样微环境介导脂肪干细胞向心肌细胞分化有重要意义．将脂肪干细胞与心肌细胞直接或通过细胞培养小室间接共培养,检测脂肪干细胞的分化情况．对于直接共培养体系,采用绿色荧光蛋白CFSE对脂肪干细胞进行标记,然后与心肌细胞以1∶5混合后进行直接共培养,2周后,通过流式细胞仪分选分化的脂肪干细胞,并检测其分化情况．检测方法包括：扫描电镜和透射电镜观察细胞的超微结构;免疫细胞化学检测心肌特异性肌球蛋白重链(MHC)、肌钙蛋白(TnⅠ)和连接蛋白(Cx43);Western blot定量分析;RT-PCR检测心脏特异性转录因子mRNA的表达．结果表明,分化的脂肪干细胞呈现心肌样超微结构,并表达心肌特异性蛋白和转录因子,并且直接共培养体系中分化的脂肪干细胞其表达率明显高于间接共培养体系中的表达率．因此,在心肌样微环境中,除了可溶性细胞因子对分化起作用以外,心肌细胞产生的机械牵拉对脂肪干细胞向心肌细胞分化也起着重要的作用．     

Fibroblast growth factor-10 promotes cardiomyocyte differentiation from embryonic and induced pluripotent stem cells

Background

The fibroblast growth factor (FGF) family is essential to normal heart development. Yet, its contribution to cardiomyocyte differentiation from stem cells has not been systemically studied. In this study, we examined the mechanisms and characters of cardiomyocyte differentiation from FGF family protein treated embryonic stem (ES) cells and induced pluripotent stem (iPS) cells.

Methodology/Principal Findings

We used mouse ES cells stably transfected with a cardiac-specific α-myosin heavy chain (αMHC) promoter-driven enhanced green fluorescent protein (EGFP) and mouse iPS cells to investigate cardiomyocyte differentiation. During cardiomyocyte differentiation from mouse ES cells, FGF-3, -8, -10, -11, -13 and -15 showed an expression pattern similar to the mesodermal marker Brachyury and the cardiovascular progenitor marker Flk-1. Among them, FGF-10 induced cardiomyocyte differentiation in a time- and concentration-dependent manner. FGF-10 neutralizing antibody, small molecule FGF receptor antagonist PD173074 and FGF-10 and FGF receptor-2 short hairpin RNAs inhibited cardiomyocyte differentiation. FGF-10 also increased mouse iPS cell differentiation into cardiomyocyte lineage, and this effect was abolished by FGF-10 neutralizing antibody or PD173074. Following Gene Ontology analysis, microarray data indicated that genes involved in cardiac development were upregulated after FGF-10 treatment. In vivo, intramyocardial co-administration of FGF-10 and ES cells demonstrated that FGF-10 also promoted cardiomyocyte differentiation.

Conclusion/Significance

FGF-10 induced cardiomyocyte differentiation from ES cells and iPS cells, which may have potential for translation into clinical applications.     

PHF5A represents a bridge protein between splicing proteins and ATP-dependent helicases and is differentially expressed during mouse spermatogenesis

PHF5A is a highly conserved protein from yeast to man, and based on studies in yeast, it was suggested that the homologous protein RDS3P in S. cerevisiae takes part in the organization of U2 snRNP particles. By using the yeast two-hybrid assay we could demonstrate that PHF5A interacted both with ATP-dependent helicases EP400 and DDX1 and with arginine-serine (RS)-rich domains of splicing factors U2AF1 and SFRS5 in mouse. Furthermore, domain interaction studies revealed that PHF5A interaction with EP400 and DDX1 is restricted to the N-terminal part of PHF5A, whereas the C-terminal region of PHF5A was found to be responsible for the association with U2AF1 and SFRS5. By using the yeast three-hybrid assay, we could further show that both EP400 and DDX1 interacted only indirectly with U2AF1 and SFRS5 proteins via the bridge protein PHF5A. The subcellular localization of a PHF5A-GFP fusion protein was predominantly observed in the nucleus and, in addition, PHF5A co-localized with both U2AF1 and SFRS5 proteins in nuclear speckles of NIH3T3 cells. Moreover, expression analyses demonstrated that PHF5A and U2AF1 gene expression coincided in spermatocytes during murine spermatogenesis and interaction between these proteins was also detectable in the spermatocyte-specific cell line GC-4spc by using in vivo co-immunoprecipitation studies. Taken together, our results indicate that PHF5A resembles a protein which interacts with splicing factors U2AF1 and SFRS5 and helicases EP400 and DDX1 and functions as a bridge protein between these proteins.