基因taf1在果蝇卵巢生殖干细胞分化中的功能初探

果蝇卵巢生殖干细胞(germline stem cell,GSC)是在体(in vivo)研究成体干细胞的理想模型。为挖掘更多有关成体干细胞分化机制的线索,本研究利用果蝇GAL4/UAS表达系统,对编码核心转录起始因子TFIID外周组分的一个基因taf1(TBP-associated factor 1)在GSC分化中的作用及相关机理做了初步探究,结果显示:通过RNAi技术下调生殖细胞系中taf1的表达导致源于GSC的生殖细胞分化受阻,但BMP信号的活性未受影响。进一步的分子检测显示分化促进因子Bam及分化抑制因子Nanos在生殖细胞系中的表达分布改变,提示taf1调控GSC的分化可能依赖Bam和Nanos分子路径。我们的工作将有助于成体干细胞的命运调控机制研究,具有潜在的临床应用价值。     

Notch信号通路与生殖干细胞研究进展

Notch信号通路是一个在进化中高度保守的信号通道,具有调控细胞增殖、分化及凋亡的作用。近年来,随着研究的不断深入,发现Notch信号通路与生殖干细胞的增殖分化及干细胞微环境的作用机理密切关联,Notch信号通路在生殖系统发育及疾病治疗中的作用机制逐渐引起人们的广泛关注。该文综合论述了Notch信号通路的生理特性及功能,重点阐述Notch信号通路在精原干细胞、卵巢生殖干细胞及生殖干细胞微环境系统中的调控机制。     

小分子RNA决定果蝇生殖干细胞命运的分子机制研究

生殖干细胞是具有自我更新能力的一群生殖细胞,充当配子生成的源泉。果蝇生殖干细胞的特征在于通过不对称分裂产生两个子代细胞,一个通过自我更新维持干细胞特性,另一个则进行分化。生殖干细胞的命运受其周围的微环境——"干细胞niche"控制,而"niche"的功能又通过干细胞的外源和内源信号间的相互作用来完成。小分子RNA通过复杂的RNAi途径调控基因的表达。大量证据表明生殖干细胞的维持和分化需要小分子RNA参与,小分子RNA生成的紊乱会导致干细胞的"丢失"或"未分化"。该文综述了小分子RNA对果蝇生殖干细胞命运调控的研究进展,并讨论新发现的小分子RNA在生殖干细胞命运决定中的相关功能。     

信号分子通路网络对肠干细胞增殖和分化的调控

肠道具有营养吸收和不断更新的屏障保护双重优势,而肠道隐窝底部的干细胞是其实现多重生理功能的结构基础。本文总结当前对肠干细胞(intestinal stem cells,ISCs)的增殖分化影响的相关研究,罗列了Notch信号通路、BMP信号通路、Wnt信号通路、EGF信号通路及Hippo信号通路对ISCs增殖和分化的影响,其中Notch信号:维持ISCs并平衡分泌系祖细胞与吸收性祖细胞; BMP信号:调控ISCs分化并改变EEC细胞亚型分泌的激素谱系; Wnt信号:调控ISCs增殖; EGF信号:调控ISCs增殖速率; Hippo信号:调控ISCs增殖和分化,并且相关信号通路之间形成交叉互作网络,以协调ISCs增殖与分化,维持肠道的生理功能。     

Piwi家族:干细胞分裂中的重要调控基因

Piwi是果蝇卵巢中发现的一个对干细胞的分裂有调控作用的基因。Piwi家族蛋白的表达在各种生物中具有广泛的保守性,而且大多参与干细胞自我更新的调控。在果蝇卵巢中,Piwi对生殖干细胞的调控方式包括外源调控和内源调控两种,而高等动物中的同源物Hiwi只以自调控的方式控制干细胞的分裂和分化。Piwi家族蛋白含有保守结构域Piwi box和PAZ。在果蝇中Yb是Piwi信号途径的上游。     

MicroRNA在果蝇原始生殖细胞命运调控中的功能研究

果蝇原始生殖细胞(primordial germ cells,PGCs)是生殖干细胞的前体。该群细胞在果蝇幼虫期经历特征性的发育过程,这一过程涉及程序化的细胞命运及行为改变。为系统探讨mi RNA在上述PGCs命运调控中的作用,对雌蝇幼虫发育中的性腺组织进行了mi RNA表达谱分析,发现一组mi RNA分子持续在性腺组织细胞中表达。应用GAL4/UAS遗传操作系统验证了部分候选mi RNAs的功能,获得了mi R-33和mi R-278参与调控果蝇幼虫PGCs有序分化的实验证据。该文为发育过程中功能性mi RNA研究工作的开展提供了有益的借鉴。     

Hippo信号对卵巢生殖干细胞增殖及卵巢功能的影响

已有研究表明,Hippo信号通路对干细胞的自我更新和分化至关重要,且Hippo信号通路在调控卵泡生长中起重要作用,然而,目前关于Hippo通路对卵巢生殖干细胞的增殖和分化以及卵巢功能重塑的影响相关的研究较少。为了明确Hippo信号通路效应因子YAP1与卵巢生殖干细胞体外增殖分化的关系,以及Hippo信号通路对卵巢癌的主要功能。我们采用两步法酶促分离和磁性分离技术分别鉴定卵巢生殖干细胞,通过测定MVH和OCT4标记物的表达,然后选择YAP1作为Hippo信号通路的主要效应分子,作为研究的靶基因。将含有过表达的YAP1或YAP1靶向的shRNA的慢病毒转导入卵巢生殖干细胞中。通过将过表达YAP1或YAP1 shRNA的慢病毒载体微量注射到不育小鼠模型中,观察调节Hippo信号通路对卵巢的增殖、分化和内分泌功能的影响。研究结果表明,在分离的卵巢生殖干细胞中观察到YAP1和MVH的共表达。与对照组相比,过表达YAP1的卵巢生殖干细胞中MVH和OCT4表达水平显著增加。而YAP1敲低后,MVH和OCT4水平显著降低;不育小鼠模型中YAP1过表达15 d后,E2和FSH含量显著升高,而YAP1 shRNA表达后,小鼠血清E2和FSH含量显著降低。YAP1可用于调控卵巢生殖干细胞的增殖和分化以及小鼠的卵巢功能。本研究表明,Hippo信号通路可能是调控卵巢功能重建的一个新的分子靶点。     

RNA结合蛋白在多能干细胞命运转变中的研究进展

RNA结合蛋白(RNA binding proteins,RBPs)是一类通过其RNA结合结构域与RNA相互作用的蛋白质,在细胞内发挥着非常重要的作用。RBPs参与从RNA代谢(包括RNA的可变剪接、稳定性、翻译)到表观遗传修饰等多种调控途径。已有大量文献报道转录因子、表观遗传修饰和细胞外信号通路参与调控干细胞的多能性维持、分化和体细胞重编程,但对于RBPs在细胞命运转变中作用的研究报道甚少。该文主要综述了RBPs通过调控RNA的可变剪接、mRNA稳定性、翻译水平、microRNA代谢及组蛋白修饰进而调控干细胞多能性维持和体细胞重编程。     

机械力及力学信号转导影响干细胞命运的研究进展

干细胞作为一种未分化的祖细胞,目前已被广泛应用于开展组织损伤修复、再生以及干细胞特异谱系分化的研究.大量研究表明,干细胞所处的微环境对调控干细胞的生长和分化具有重要作用,多种溶液介质、细胞外基质和信号通路等参与了干细胞命运的调控.尽管已有大量研究证明,溶液介质(如激素和生长因子)在干细胞的生长和分化中发挥重要作用,但近年来越来越多的研究表明,机械力及力学信号转导同样在干细胞自我更新、分化、衰老和凋亡等细胞生理过程中起到重要的作用.本文将对机械应力响应的细胞基础、生物力学及力学信号调控干细胞自我更新和分化,以及生物力学调控干细胞命运可能的作用机制几个方面加以综述.     

微小RNA调控骨髓间充质干细胞成骨分化的研究进展

骨髓间充质干细胞(bone marrow mesenchymal stem cells,BMSCs)是机体内具有多向分化能力及自我更新能力的成体干细胞,具有自身增殖能力强、分化范围广的特点。其具有多种分化潜能,其中可分化为成骨细胞或成脂细胞,所以如何提高BMSCs向成骨细胞分化受到了越来越多研究者的关注。随着表观遗传学研究的逐步深入,研究人员对骨代谢相关微小RNA(microRNAs)的作用靶基因、信号通路等进行了大量研究,发现miRNAs是调节BMSCs成骨诱导分化的关键调控因子,在调控骨组织代谢性疾病方面具有重要意义。本研究将对miRNAs调控BMSCs成骨分化的相关因子及信号通路的研究进展进行综述。     

Notch信号通路参与卵巢生殖干细胞的调控及卵巢的衰老进程

卵巢生殖干细胞(ovarian germline stem cells, OGSCs)的发现,打破了生殖医学领域传统的"固定卵泡池"理论。近年来,OGSCs新的研究成果不断涌现,但关于OGSCs体内调控机制的研究仍然较少。Notch通路广泛参与多种成体干细胞不对称分裂的过程,并与细胞衰老密切相关,但其是否参与OGSCs的体内调控机制及卵巢的衰老进程尚不清楚。本研究以原代培养技术提取OGSCs,通过荧光双标染色发现,OGSCs标志基因MVH、Oct4与Notch信号通路相关分子Notch1、Hes1在OGSCs中存在共表达;抑制Notch信号通路活性后,cck-8检测发现,OGSCs的增殖活性呈下降趋势;而以免疫组化、荧光双标、Western印迹法检测性成熟期(2月龄)、不孕和衰老(20月龄)小鼠卵巢皮层中MVH、Oct4、Notch1和Hes1的表达变化,发现2月龄小鼠卵巢皮层中MVH、Oct4、Notch1和Hes1的表达量较高(P<0.05),而不孕和衰老小鼠卵巢皮层中,MVH、Oct4、Notch1和Hes1的表达量均明显下降。上述结果表明,Notch信号通路在小鼠OGSCs中高表达,并可能参与调控OGSCs的增殖机制及卵巢的衰老进程。     

三种果蝇精巢生殖干细胞半衰期的研究

果蝇精巢生殖干细胞(Germline stem cells,GSCs)的数量伴随衰老呈现递减趋势。本文以两种野生型果蝇品系Oregon、W1118以及Stat基因突变体的精巢为研究材料,采用免疫荧光染色技术,标记果蝇精巢Hub组织及生殖干细胞,研究了室温(25℃)条件下三种果蝇羽化后六个时间点(第1、15、30、45、60、75 d)精巢GSC的数量。结果表明,两种野生型Oregon、W1118与stat突变体果蝇羽化后第1 d的GSC平均数分别为8.55、8.60与8.15,根据曲线图得到,两种野生型果蝇GSCs半衰期均为60 d左右,而stat突变体果蝇约为30 d,两者存在显著差异,表明stat基因突变加速了果蝇精巢GSCs的衰老。     

诱导重编程的表观遗传调控研究进展

表观遗传调控是细胞命运变化与决定的重要基础之一。2006年,日本科学家山中伸弥发现通过4个转录因子Oct4、Sox2、Klf4和c-Myc可以将已经分化的体细胞逆转回与胚胎干细胞相似的多能性状态,获得诱导多能干细胞(induced pluripotent stem cells,i PSCs)。这种诱导重编程技术不仅是干细胞技术的一大突破,也提供了关键的体外模型用于研究细胞重编程的表观遗传机制。对该机制的深入理解将推动人类自由操纵细胞命运的进程,从而有望治疗各种因功能细胞、组织、器官缺失退化引发的疾病。从诱导重编程的表观遗传调控方向的研究进展出发,阐述通过诱导重编程发现的关键细胞命运转变表观调控机制,展望未来的主要研究目标。     

人胚胎干细胞定向中胚层细胞分化的miRNA-mRNA网络调控

胚胎来源的中胚层细胞可以分化为心血管、血液和肌肉组织等多种类型细胞,而应用人胚胎干细胞分化为中胚层细胞的体外模型可为研究中胚层及其衍生的细胞谱系的分子调控机制提供重要手段。miRNA调控基因的表达通过多条信号通路参与中胚层细胞分化,但其调控机制虽有相关研究却并未完全阐明,特别是从整体水平上探索基因与非编码RNA表达变化及其相互作用的网络调控。该研究根据生物信息学分析,构建通过调节多条信号通路参与人胚胎干细胞向中胚层分化的潜在miRNA-mRNA调控网络,以便更全面地阐明人胚胎干细胞的分化机制。通过基因芯片和二代测序(RNAseq)技术检测筛选人胚胎干细胞诱导分化为中胚层细胞过程差异表达的miRNA和基因,并应用生物信息学分析预测差异表达miRNA的靶基因,将靶基因与差异表达基因取交集获得目标基因。同时,对差异表达基因和目标基因进行GSEA富集、GO注释及KEGG富集分析。最后,构建miRNA-mRNA的调控网络和筛选出关键基因并检测关键基因的表达。该研究共筛选出287个差异表达的miRNA和739个差异表达基因,预测差异表达miRNA的靶基因为13 064个,13 064个靶基因与739个差异表达基因取交集共获得目标基因401个。GSEA和KEGG富集分析发现,多条参与中胚层分化的信号通路,主要涉及Wnt/β-catenin、TGF-β和Hippo三条重要的信号通路。通过构建miRNA-mRNA调控网络,结果显示100个miRNA靶向Wnt/β-catenin通路中的11个基因,59个miRNA靶向TGF-β通路中的7个基因,有106个miRNA靶向Hippo通路中的10个基因。通过RT-qPCR验证三条通路中关键基因的表达。因此,该研究揭示了在中胚层分化过程中,Wnt/β-catenin、TGF-β和Hippo信号通路起了重要的调控作用,可能通过与各种miRNA-mRNA相互作用形成复杂的网络调控系统,精确调控人胚胎干细胞定向分化为中胚层细胞。     

CRISPR/Cas9介导的Suds3敲除抑制小鼠胚胎干细胞增殖和中内胚层分化

胚胎干细胞(ESCs)具有分化为成体各种细胞的能力,其在发育和分化过程中的命运决定受基因表达、表观遗传和胞外信号等多种因素的综合调控.表观遗传调控例如DNA甲基化、组蛋白乙酰化和甲基化,在ESCs的多能性维持以及分化过程中发挥重要作用.Suds3(Sin3 histone deacetylase corepressor...     

果蝇肠道干细胞研究进展

对果蝇Drosophila melanogaster Meigen肠道干细胞的研究现已触及生物学的很多方面,目前对这类细胞的研究主要集中于干细胞的小生境、信号路径的调控和细胞的分化,本文阐述了果蝇肠道干细胞研究方面的最新进展。果蝇肠道干细胞和脊椎动物肠道干细胞有诸多类似之处,所以弄清果蝇肠道干细胞的机理,可以为复杂的脊椎动物肠道干细胞研究提供了一定的理论基础。     

BaP通过AhR抑制BMP2诱导的间充质干细胞C3H10T1/2成骨分化

该文主要研究苯并芘(benzoapyrene,Ba P)对骨形态发生蛋白2(bone morphogenetic protein 2,BMP2)介导的间充质干细胞C3H10T1/2细胞成骨分化的影响,并探究这种作用的调控机制。用腺病毒Ad-BMP2感染C3H10T1/2细胞,RT-PCR检测到BMP2的表达水平显著增高(P0.001),芳香烃受体(aryl hydrocarbon receptor,Ah R)的表达则无显著差异。随后加入不同浓度Ba P处理,检测Ba P对BMP2诱导的C3H10T1/2细胞成骨分化的影响,处理7天检测碱性磷酸酶(alkaline phosphatase,ALP)的染色和活性,14天检测茜素红S染色。结果显示,Ba P可以剂量依赖的方式抑制BMP2介导的ALP和钙盐沉积(P0.001);Western blot检测结果显示,Ba P可以剂量依赖的方式抑制BMP2诱导的p-Smad1/5/8(p-drosophila mothers against de-capentaplegic 1/5/8)及Runx2的表达(P0.01,P0.001)。应用Ah R拮抗剂CH223191后,测定结果显示,其可部分逆转Ba P对BMP2诱导的C3H10T1/2细胞早晚期成骨分化及BMP2/Smad信号通路的抑制作用(P0.05,P0.001)。该研究结果提示,Ba P可通过Ah R抑制BMP2介导的促进间充质干细胞C3H10T1/2细胞成骨分化,这一过程与BMP2/Smad信号通路受到抑制有关。     

Wnt信号通路调控干细胞成软骨分化

Wnt信号通路调控细胞增殖、再生、分化等多种细胞生物学过程。近年来研究表明,Wnt信号通路参与干细胞成软骨分化的起始、间充质的凝集、分化和肥大等一系列阶段。阐明其具体机制对软骨损伤修复及软骨功能的维持十分重要。该文就经典和非经典Wnt信号通路调控干细胞成软骨分化的研究进展进行综述。     

Hippo-YAP/TAZ信号通路在干细胞增殖、分化及器官再生中的研究进展

Hippo-YAP/TAZ信号通路最初在果蝇中被发现,是器官发育和肿瘤生长过程中重要的调节者。通过调控细胞增殖、凋亡和分化等过程影响器官再生。近年来,对于Hippo-YAP/ TAZ信号通路在调节干细胞 (SC)增殖、自我更新及分化过程中的相关机制有了较大进展。本综述拟通过介绍Hippo-YAP/TAZ信号通路在SC增殖及多向分化过程中的作用、调控机制及器官再生方面的研究进展,为应用SC治疗疾病提供相关理论基础。