造血干细胞发育的分子机制

造血干细胞是一群具有自我更新及分化能力的多能干细胞,可以分化为所有类型的成熟血细胞.造血干细胞的发育过程受到多种转录因子及信号通路的精密调控,任何调控失衡都将导致严重的发育缺陷或者重大疾病.本文系统总结了脊椎动物(小鼠及斑马鱼)造血干细胞发育过程中发挥关键作用的信号通路及转录因子,不仅有助于理解造血干细胞发生的分子机制,而且对完善调控网络以及促进基础向临床转化具有一定的理论指导意义.     

Wnt信号通路调控造血干细胞自我更新的研究进展

造血干细胞是一类具有自我更新能力和分化成所有种类血细胞能力的多潜能干细胞,该类群细胞来源于中胚层细胞,最终定植于骨髓中。造血干细胞的增殖分化由多个信号通路精细调控,其中,Wnt信号通路在调控其自我更新的过程中具有重要作用。该文综述了多年来关于Wnt信号通路在脊椎动物(小鼠)造血干细胞自我更新中的研究,有助于了解Wnt信号通路的作用机制,也有望为改善体外增殖造血干细胞的效果提供理论支持。     

转录因子与造血调控

血细胞生成是一个极其复杂的过程,转录因子在这个过程中起到了重要的调控作用。而转录因子的表达具有阶段和细胞系特异性。在造血干细胞的增殖和分化、髓系和淋巴系细胞等的成熟过程中,众多转录因子既相互作用又表现出各自的特异性。转录因子数目较多,该文仅就一些与造血细胞分化、成熟相关的转录因子近年来的研究进展作一介绍。     

造血干细胞发育过程中的信号通路调控

血液系统是维持机体生命活动最重要的系统之一,为机体提供所需的氧气和营养物质,通过物质交换维持内环境的稳态,同时为机体提供免疫防御与保护。血细胞是血液的重要组成成分,机体中成熟血细胞类型起源于具有自我更新及分化潜能的多能成体干细胞—造血干细胞(hematopoietic stem cells,HSCs)。造血干细胞及各类血细胞产生、发育及成熟的过程称为造血过程,该过程开始于胚胎发育早期并贯穿整个生命过程,任一阶段出现异常都可能导致血液疾病的发生。因此,深入探究造血发育过程及其调控机制对于认识并治疗血液疾病至关重要。近年来,以小鼠(Mus musculus)和斑马鱼(Danio rerio)作为动物模型来研究造血发育取得了一系列的进展。其中,BMP、Notch和Wnt等信号通路对造血干细胞的命运决定和产生发挥了重要作用。本文对这些信号通路在小鼠和斑马鱼造血过程中的调控作用进行系统总结,以期能够完善造血发育过程的调控网络并为临床应用提供指导。     

Hippo信号通路在肺发育、再生和疾病中的功能

哺乳动物肺对于血液与外部环境之间的气体交换至关重要。而肺相关的疾病是现代人死亡的主要原因之一。肺的发育、再生和相关疾病的研究对临床治疗具有重要的指导作用。研究发现,Hippo信号通路参与细胞增殖与分化的调控、器官大小的控制,以及机械力的感应和传递。Hippo信号通路中的核心转录调控分子YAP/TAZ在肺部的多种细胞中均有表达,其表达及定位的变化在肺发育与再生中发挥着重要的调控作用。本文主要介绍了Hippo信号通路在肺生长发育中的功能及其与肺纤维化、肺癌的关系,并从肺泡力学和肺泡相关免疫两个角度对Hippo信号通路潜在的功能进行了展望。     

bHLH因子对大脑神经前体细胞的增殖分化与命运决定的调节北大核心CSCD

神经前体细胞(neural progenitor cells,NPCs)是具有自我更新能力和多向分化潜能的细胞,它的增殖和分化受到多种内源或者外源因子,以及邻近或远程细胞信号通路的调控。多项研究表明,碱性螺旋——环——螺旋(basic helix-loop-helix,b HLH)家族转录因子之间相互联系,相互竞争,广泛参与调控端脑的发育过程,在NPCs向神经元和神经胶质细胞分化过程中起着重要的调控作用。而b HLH家族分子的不同的表达状态,即持续表达或波动表达,又与NPCs增殖或者分化的最终结局有着重要的关系。本文主要对在端脑发育中有重要代表性作用的b HLH转录因子,以及它们之间的表达调控关系的研究进展进行综述。     

Nodal/Smad2靶基因的系统鉴定及其在早期胚胎发育中的功能机制

Nodal/Smad2信号通路在脊椎动物胚胎中内胚层诱导及其背腹分化中发挥着主导作用,但是在胚胎早期发育中,Nodal/Smad2信号调控哪些靶基因表达,这些靶基因如何在Nodal/Smad2信号下游发挥作用,人们仍然所知甚少。以国家自然科学基金委员会"细胞编程与重编程的表观遗传机制"重大研究计划为依托,王强实验室在全基因组水平上对斑马鱼胚胎原肠早期Nodal/Smad2信号通路的靶基因进行了系统鉴定,并通过分析Smad2结合区域的其他转录因子保守的结合序列的出现频率,鉴定了一批潜在的Smad2的协同转录因子。研究发现,Nodal/Smad2的靶基因主要由转录因子、发育相关基因及重要信号通路的调控因子组成,其中F-actin捆绑蛋白Fascin1a和鸟核苷酸交换因子Net1分别通过调控受体内吞与Smad2转录活性反馈调控Nodal信号转导和中内胚层形成,而BPTF做为Smad2协同转录因子,通过调节核小体滑动来调控wnt8a表达,在中枢神经系统后部化过程中发挥重要作用。相关研究工作构建了Nodal/Smad2信号在斑马鱼中内胚层诱导及体轴建立中的分子网络,为理解脊椎动物早期胚胎发育过程中的基因表达调控机制提供了有意义的线索。     

bHLH因子对大脑神经前体细胞的增殖分化与命运决定的调节

神经前体细胞(neural progenitor cells,NPCs)是具有自我更新能力和多向分化潜能的细胞,它的增殖和分化受到多种内源或者外源因子,以及邻近或远程细胞信号通路的调控。多项研究表明,碱性螺旋——环——螺旋(basic helix-loop-helix,b HLH)家族转录因子之间相互联系,相互竞争,广泛参与调控端脑的发育过程,在NPCs向神经元和神经胶质细胞分化过程中起着重要的调控作用。而b HLH家族分子的不同的表达状态,即持续表达或波动表达,又与NPCs增殖或者分化的最终结局有着重要的关系。本文主要对在端脑发育中有重要代表性作用的b HLH转录因子,以及它们之间的表达调控关系的研究进展进行综述。     

诱导心脏发生的早期信号通路

心脏是胚胎发生过程中最早形成的器官 .心脏前体的特化是组织间及细胞与细胞之间相互作用的结果 ,这一过程包含了诱导信号作用的时间和空间完整程序 .以脊椎动物和无脊椎动物作为模式动物 ,总结了在早期心脏发生中发挥重要作用的诱导信号通路 :BMP Dpp ,Wnt Wingless ,FGF及Notch信号通路 ,并阐述了信号通路之间的通讯 (crosstalk)以及信号通路与心脏发生相关的关键转录调节因子之间的协同诱导作用 .     

昆虫造血作用和造血干细胞研究进展

昆虫血细胞（insect hemocyte）在昆虫代谢、 发育变态以及先天免疫等方面承担着重要的作用。昆虫只有先天免疫系统, 血细胞所行使的免疫功能对于昆虫对抗外源病菌尤为重要。本文主要介绍了昆虫血细胞类型、 造血作用、 造血干细胞及造血相关因子的相关研究。通过特殊染色和形态学观察, 果蝇Drosophila血细胞主要由3类细胞组成, 而鳞翅目等大部分昆虫血细胞由5类细胞组成。昆虫血细胞主要存在于循环血液环境及造血器官内, 而在这两个系统中都存在有进行复制的血细胞, 这为研究昆虫造血干细胞特性和其定位提供了一个很好的系统。果蝇血细胞祖细胞来自于胚胎中胚层细胞, 然后再分化为各种血细胞, 这一系列分化过程由造血因子所调控。     

Wnt信号通路:调控机理和生物学意义

Wnt信号通路作为一种在进化中高度保守的信号通路,在生长、发育、代谢和干细胞维持等多种生物学过程中发挥重要作用。而Wnt通路的失控与癌症、肥胖和糖尿病等疾病的发生有密切联系。经典Wnt通路的调控过程,主要围绕beta-Catenin和TCF这两个关键调节因子进行,从而在转录水平上影响着大量与生长和代谢相关的靶基因的表达。本文将综合介绍近年来针对经典Wnt通路调控机理的研究进展,以及Wnt通路与疾病发生的关系。     

Wnt信号通路在造血干细胞自我更新和扩增中的作用

Wnt信号分子是一类在无脊椎与脊椎动物的多种组织中广泛表达且进化上高度保守的信号刺激因子,由于它们在生长、发育、代谢和干细胞调节等多种生物学过程中的重要生物学功能而被广泛重视。根据其激活的信号通路不同,Wnt分子可分为经典和非经典两类。经典类和非经典类Wnt分子分别通过激活β-catenin、Ca2+及JNK信号通路而发挥作用。近年来的研究显示,经典和非经典Wnt信号通路均在造血干细胞的自我更新和功能维持的调控中发挥关键作用。该文通过对经典和非经典Wnt信号通路的分子调控机理的探讨,对近年来有关Wnt信号通路在HSC自我更新调控中的研究进展进行了综述,对Wnt信号通路与造血微环境中其他信号通路在造血发生、维持和重建中的关系进行了讨论。     

RNA修饰调控造血发育和白血病发生的研究进展

胚胎造血发育和成体造血稳态维持是复杂有序、高度保守的过程,受到诸多因素,包括细胞内转录因子、信号通路及表观遗传修饰和细胞外造血微环境的精密调控. RNA修饰将表观修饰从转录水平提升到转录后精确调控的新层面,参与调控多项重要生命过程,其在血液发育及白血病发生中的调控作用已有多项研究.本文系统总结了RNA修饰在胚胎造血发育、稳态维持及白血病发生中的功能和分子机制,不仅有助于完善目前对造血系统发育以及正常造血和恶性转化的认识,而且为寻找潜在的白血病治疗靶点提供了新思路.     

天然免疫系统新成员Akirin的研究进展

天然免疫系统是多细胞动物抵御细菌感染的第一道防线。Akirin是新近发现于果蝇中的天然免疫系统新成员,它在果蝇免疫缺陷(Imd)通路中发挥重要作用。Akirin同源基因广泛存在于从低等多细胞生物到高等脊椎动物中,进化上高度保守。已有的研究表明:Akirin在果蝇Imd通路和脊椎动物TLR通路下游,与NF-κB家族转录因子形成复合物,参与调控免疫相关靶基因的转录,是天然免疫调控机制中不可或缺的转录因子,其过表达或缺失直接影响动物对细菌的防御能力。近年来,Akirin在相关信号通路中的功能研究取得重大进展。该文对Akirin的结构、参与天然免疫的分子调控机制以及基因进化等方面进行综述。     

红细胞生成的转录调节多因子的协调作用

红细胞由造血干细胞分化而成,此过程包含复杂转录因子的相互作用,这些转录因子调节下游基因的表达并介导分化与增生信号,红细胞谱系的多能干细胞的定型诱导血细胞生成.主要综述了适应红细胞发育的广谱因子及特殊因子,这些因子单独操纵或部分参与转录、激活或表达.     

miR-155研究进展

microRNAs(miRNAs)是进化上保守且广泛存在于真核生物中的一类非编码单链小RNA,大小约为19-25个核苷酸,主要通过抑制靶基因的表达或翻译来发挥转录后调控作用。miR-155是microRNAs家族中的重要成员,由于其具有多功能的特点而颇受关注,人们对其开展了广泛而又深刻的研究。大量研究结果表明miR-155的功能广泛,它参与机体造血细胞的发育分化、免疫细胞的发育分化、炎症反应、免疫应答、肌肉发育以及脂肪分化等许多生物过程,并在肝癌、淋巴癌、乳腺癌、胰腺癌和肺癌等多种癌组织或细胞株中呈现高表达,与肿瘤的发生、侵袭和转移密切相关,而且,随着研究的不断深入,mi R-155极有可能成为一个新的肿瘤标志物以及肿瘤基因治疗的新靶点。miR-155在各种生命过程中扮演着无可替代的角色,并在相关信号通路的调节中发挥着不可或缺的作用,是个典型的重要的多功能miRNA。就miR-155的主要特点以及相关功能研究进展予以综述,旨在讨论miR-155在机体生命活动中发挥的重要作用,为多种疾病的治疗提供新思路和新方法。     

MicroRNA调控动物脂肪细胞分化研究进展

脂肪组织不仅在维持机体能量代谢和稳态上发挥重要作用,同时也是重要的内分泌器官。脂肪细胞分化是由间充质干细胞(Mesenchymal stem cells, MSC)向成熟脂肪细胞分化的复杂生理过程,该过程由大量转录因子、激素、信号通路分子协同调控。miRNA作为内源性非编码RNA,主要通过抑制转录后翻译等机制来调控基因表达。近年来越来越多的证据表明miRNA通过调控脂肪细胞分化相关的转录因子和重要信号分子进而影响动物脂肪细胞的分化和脂肪形成。本文对miRNA影响动物白色、棕色和米色脂肪细胞分化的作用机制及其相关调控通路和关键因子进行了归纳总结,以期为肥胖等代谢性疾病的治疗提供一定的理论指导和新的治疗思路。     

GATA转录因子和血液系统疾病

GATA转录因子是造血系统重要的调控因子。近年的研究发现,它不仅参与正常的造血调控,它的突变或异常表达还参与了血液系统疾病的发生和发展。现对GATA-1和GATA-2、GATA-3的突变和/或异常表达以及与之相关的血液系统疾病进行综述。     

基因转录后调控在DNA损伤反应中的重要功能

DNA损伤发生时,细胞会激活一系列复杂的信号网络来调控细胞周期检查,完成DNA损伤修复或当损伤超过修复能力时诱导凋亡,这一信号网络被称为DNA损伤反应(DNA damage response,DDR)。以往DDR信号网络的研究主要集中于基因转录调控和蛋白共价修饰对功能分子的稳定性和活性调控。近年来,mRNA稳定性调控和mRNA翻译调控等基因转录后调控机制在DDR中的重要作用引起研究者越来越多的关注。研究证明:多种microRNAs和RNA结合蛋白(RNA-binding proteins,RBPs)在转录后水平调控诸多重要功能蛋白的表达,在DDR信号网络中起着不可或缺的作用。文章针对DDR反应中转录后调控的研究进展以及参与其中的microRNAs和RBPs进行阐述和讨论。