间充质干细胞成骨分化调控蛋白研究

间充质干细胞具有分化成骨的潜能,已逐渐成为骨损伤临床治疗的种子细胞。研究表明,生物化学试剂和物理因素均可诱导间充质干细胞的成骨分化,并且一些配体蛋白和转录因子参与了此过程。该文综述了近十年来关于间充质干细胞成骨分化调控蛋白的研究,以期为间充质干细胞成骨分化的临床应用提供理论依据和科学指导。     

长链非编码RNA对干细胞成骨分化的影响

随着骨疾病的研究逐渐深入到分子机制水平,近年来,对干细胞分化和自我更新能力的研究为多种骨疾病治疗提供了新的视角。长链非编码RNAs(long non-coding RNAs,lnc RNAs)是一类转录长度超过200 nt的RNA分子,它们不直接参与蛋白质的编码,而是通过参与染色质重构、DNA甲基化、组蛋白修饰并作为mi RNA的前体,来调节细胞的增殖和分化过程。最新研究表明,lnc RNAs在维持骨代谢的动态平衡中发挥关键性的调控作用,并通过多种途径参与干细胞向成骨分化的过程。因此,该文通过综述国内外lnc RNAs调节多种干细胞向成骨分化的相关研究,阐述lnc RNAs诱导不同干细胞成骨分化的研究进展,为进一步探索lnc RNAs在调节干细胞的功能和机制及干细胞疗法对骨代谢相关疾病治疗和预防中提供更加可靠的理论依据。     

WOX蛋白家族调控干细胞发育分子机制的研究进展

WOX蛋白家族是植物特有的一类转录因子家族, 是植物胚胎建成、干细胞维持和器官发生等发育过程中的重要调控因子。越来越多的研究表明, 作为干细胞维持的关键因子之一, WOX蛋白家族通过相似或特异的调控网络参与植物初生分生组织(茎尖和根尖分生组织)和次生分生组织(维管分生组织)等各级干细胞的维持和分化。该文综述了近年来WOX蛋白家族调控干细胞发育分子机制的研究进展, 并对其在单、双子叶植物中功能的保守性进行了比较和分析。     

生长素与植物根尖干细胞巢的维持

干细胞巢的维持与后代细胞的分化是多细胞高等生物个体发育的基础。生长素对植物茎尖和根尖分生组织的形态建成, 尤其是对位于植物这2个末端的分生组织中心的干细胞巢的活性维持起着至关重要的作用。该文综述了近几年在植物根尖干细胞发育领域的研究进展, 主要阐释了PLT蛋白途径、SCR-SHR蛋白途径以及环境因子多信号调控模块维持植物根尖分生组织中干细胞巢稳定的机制, 揭示了生长素可以通过就近合成、极性运输以及信号转导3种方式参与这些信号模块的调控, 从而维持生长素在根尖静止中心细胞附近干细胞巢的浓度梯度, 精确地平衡植物干细胞巢中细胞的增殖与分化。     

miR-214对骨形成的抑制作用

越来越多的研究表明microRNA广泛参与骨代谢的调控,调节骨髓间充质干细胞、成骨及破骨细胞的增殖及分化,调控骨形成与骨吸收之间的平衡,在维持骨代谢平衡中发挥重要作用。近年来有研究报道老年性骨质疏松、绝经后骨质疏松均与miR-214的高表达有关。miR-214通过靶向作用于Osterix、ATF-4、FGFR1、Pten以及LZTS1等基因调控骨髓间充质干细胞、成骨细胞以及破骨细胞等骨组织细胞的增殖及分化,进而抑制骨形成,促进骨吸收。本文主要综述了miR-214对骨髓间充质干细胞、成骨细胞以及破骨细胞分化的调控作用,旨在探讨miR-214对骨形成的抑制作用,为骨质疏松等骨疾病的诊断及治疗提供理论依据。     

干细胞中的DNA甲基化

DNA甲基化是表观遗传机制中一种重要的调控方式,它通过调控基因的表达影响一系列的生物学过程。干细胞作为具有自我更新、高度增殖和多向分化潜能的细胞群体,其分化和再生过程必然受到精确的表观调控。DNA甲基化在干细胞的维持、分化调控等方面都发挥着重要作用。现对胚胎干细胞、多能干细胞以及成体干细胞中DNA甲基化及羟甲基化的最新研究进展进行简要综述,回顾并展望DNA甲基化在干细胞中的潜在生物学功能及调控机制,同时为未来在临床诊断治疗及药物研发等方面提供一定的参考。     

阻断ERK1/2激酶可增强骨形态发生蛋白9诱导的间充质干细胞成骨分化

骨形态发生蛋白9(bone morphogenetic protein 9,BMP9)具有很强的诱导间充质干细胞定向成骨分化的能力.但对于其所涉及的相关分子机理了解并不深入.利用BMP9重组腺病毒感染间充质干细胞,Western blot检测ERK1/2激酶的磷酸化,ERK1/2的特异性抑制剂PD98059阻断ERK1/2活性,或以RNA干扰抑制ERK1/2表达,通过体外细胞实验和体内动物实验,初步分析和揭示ERK1/2对于BMP9诱导的间充质干细胞成骨分化的调控作用及其可能机制.结果发现:BMP9可以促进ERK1/2激酶的磷酸化,ERK1/2抑制剂PD98059可增强由BMP9诱导的碱性磷酸酶(alkaline phosphatase,ALP)活性、骨桥蛋白(osteopontin,OPN)表达和钙盐沉积,并促进由BMP9诱导的Runx2基因的表达和转录活性,以及Smad经典途径的活化;而RNA干扰导致ERK1/2基因沉默同样也可进一步促进BMP9诱导的ALP活性和钙盐沉积,并促进BMP9诱导的间充质干细胞在裸鼠皮下异位成骨.因此,BMP9可以促进ERK1/2蛋白激酶的活化,而阻断ERK1/2蛋白激酶可进一步增强BMP9诱导的成骨分化,ERK1/2极可能对于BMP9诱导的间充质干细胞成骨分化起着负向调控作用.     

组蛋白去甲基化酶1在干细胞增殖与分化中的调控作用

表观遗传学在干细胞的分化与成熟过程中扮演着重要的角色。其中发现组蛋白去甲基化酶1（LSD1）可以动态地调节组蛋白的甲基化状态,进而调控基因转录的激活和抑制以及X染色体失活等过程,LSD1在肿瘤干细胞、胚胎干细胞、神经干细胞及诱导多能干细胞中均有表达,并影响这些干细胞的增殖和分化过程。就LSD1在干细胞增殖与分化中的调控作用的研究进展进行综述。     

骨髓间充质干细胞成肌和成脂分化的调控

骨髓间充质干细胞(mesenchymal stem cells,MSCs)是来源于骨髓基质的一类具有高度自我更新能力和多向分化潜能的成体干细胞.因其具有容易获取、体外扩增方便迅速、移植排斥反应较弱等优点而成为临床应用的理想细胞模型.骨髓间充质干细胞向成肌和成脂的分化对动物机体内肌肉和脂肪的组成具有直接影响,因而与肉品质及人类健康息息相关.本文综述了骨髓间充质干细胞定向分化为骨骼肌细胞和脂肪细胞的过程及其调控机制,并重点分析了关键调控因子PRDM16(PR domain-containing16)和骨形态发生蛋白(bone morphogenetic proteins,BMPs)在骨髓间充质干细胞成肌和成脂分化中的作用.     

诱导胚胎干细胞心肌定向分化的方法及其机制

胚胎干细胞是具有分化为各种类型组织细胞潜能的全能干细胞,可在体外大量扩增,细胞因子、激素、诱导剂和细胞内转录因子等可诱导和调控胚胎干细胞进行心肌细胞定向分化．这将使干细胞移植治疗心肌损伤性疾病成为可能。该文介绍胚胎干细胞定向心肌分化的诱导因素及其机制的研究进展。     

胚胎干细胞周期调控的研究进展

胚胎干细胞（embryonic stem cells,Escs）具有自我复制和多潜能分化的特性。相对于体细胞,胚胎干细胞的细胞周期调控非常特别。比如,G1期较短;P53、RB等调控细胞周期“检验点”的蛋白分子功能“异常”等。胚胎干细胞细胞周期调控的研究对于研究胚胎干细胞的自我复制和多潜能性,都具有重要指导意义。该文将重点比较体细胞和胚胎干细胞在细胞周期调控方面的差异,并对近年来有关小鼠和人胚胎干细胞的细胞周期调控的研究进展进行介绍。     

Hey1基因参与调控BMP9诱导的C3H10T1/2细胞成骨分化

目的:观察发状分裂相关增强子Hey1在骨形态发生蛋白9(BMP9)诱导的小鼠间充质干细胞(MSCs)C3H10T1/2成骨分化中的作用。方法:包装Hey1、BMP9以及GFP的过表达慢病毒,并分别作用于C3H10T1/2细胞,RT-PCR和Western blot检测Hey1、BMP9以及GFP的慢病毒是否包装成功,碱性磷酸酶(ALP)检测早期成骨指标ALP的变化,茜素红S染色检测晚期成骨指标钙盐沉积,MTT检测Hey1对BMP9调控的C3H10T1/2细胞增值的影响,流式细胞术检测Hey1对BMP9调控的C3H10T1/2细胞周期的影响。结果:Hey1、BMP9以及GFP的慢病毒包装成功;在成骨分化早期,过表达Hey1基因可促进BMP9调控的C3H10T1/2细胞的成骨分化与增殖;在成骨分化晚期,过表达Hey1基因可促进BMP9诱导的C3H10T1/2细胞的成骨分化,并将BMP9调控的C3H10T1/2细胞周期阻滞在G1期。结论:Hey1基因可参与调控BMP9诱导的小鼠C3H10T1/2细胞的早晚期成骨分化,并对细胞的增殖与周期有一定的影响。     

骨形态发生蛋白9通过p38激酶途径调控间充质干细胞C3H10T1/2成骨分化

前期研究发现骨形态发生蛋白9(bone morphogenetic protein 9,BMP9)具有较强的诱导间充质干细胞成骨分化的能力.为进一步揭示其诱导和调控间充质干细胞成骨分化的机理,利用BMP9重组腺病毒感染间充质干细胞C3H10T1/2,通过体外细胞实验和体内动物实验,初步分析BMP9是否可通过p38激酶途径调控间充质干细胞成骨分化.结果发现,BMP9可以通过促进p38激酶磷酸化而导致其活化,p38抑制剂SB203580可抑制由BMP9诱导的C3H10T1/2细胞的碱性磷酸酶(alkalinephosphatase,ALP)活性、骨桥蛋白(osteopontin,OPN)表达和钙盐沉积,而且利用抑制剂SB203580抑制p38激酶活性后,BMP9诱导的Smad经典途径的激活也相应受到抑制,RNA干扰导致p38基因沉默同样也可抑制BMP9诱导的ALP活性、OPN表达、钙盐沉积以及裸鼠皮下异位成骨.因此,BMP9可通过活化p38激酶途径调控间充质干细胞C3H10T1/2成骨分化.     

研究报告：骨形态发生蛋白9通过p38激酶途径调控间充质干细胞C3H10T1/2成骨分化

前期研究发现骨形态发生蛋白9(bone morphogenetic protein 9,BMP9)具有较强的诱导间充质干细胞成骨分化的能力.为进一步揭示其诱导和调控间充质干细胞成骨分化的机理,利用BMP9重组腺病毒感染间充质干细胞C3H10T1/2,通过体外细胞实验和体内动物实验,初步分析BMP9是否可通过p38激酶途径调控间充质干细胞成骨分化.结果发现,BMP9可以通过促进p38激酶磷酸化而导致其活化,p38抑制剂SB203580可抑制由BMP9诱导的C3H10T1/2细胞的碱性磷酸酶(alkalinephosphatase,ALP)活性、骨桥蛋白(osteopontin,OPN)表达和钙盐沉积,而且利用抑制剂SB203580抑制p38激酶活性后,BMP9诱导的Smad经典途径的激活也相应受到抑制,RNA干扰导致p38基因沉默同样也可抑制BMP9诱导的ALP活性、OPN表达、钙盐沉积以及裸鼠皮下异位成骨.因此,BMP9可通过活化p38激酶途径调控间充质干细胞C3H10T1/2成骨分化.     

钙离子通道亚基Cacnb3对小鼠脂肪间充质干细胞成骨分化的促进作用

间充质干细胞在治疗骨相关疾病中具有重要意义,但其在成骨分化中的机制尚未完全阐明。该研究通过分析GEO数据库中有关组蛋白去乙酰化酶抑制剂(HDACi)处理过的小鼠成骨前体细胞(MC3T3-E1 preosteoblasts)的生物芯片数据,筛选出22个在成骨分化中上调,在成脂分化中下调,且受HDACi紧密调控的基因。这22个基因中有6个基因(Cacnb3、Lpcat2、Cd248等)与Ca~(2+)调节功能相关,提示Ca~(2+)可能在MSCs分化中发挥重要作用。在后续实验中,我们观察到电压依赖性钙通道亚单位β3(calcium voltage-gated channel auxiliary subunit beta 3, Cacnb3)和磷脂酰基转移酶2(lysophosphatidylcholine acyltransferase 2, Lpcat2)在小鼠脂肪间充质干细胞(ADSCs)、人骨髓间充质干细胞(hBMSCs)和小鼠成骨前体细胞(MC3T3-E1)的成骨分化过程中上调,提示Cacnb3、Lpcat2可能参与ADSCs的体外成骨分化。此外,利用钙离子荧光探针检测方法,发现敲低Cacnb3后3T3-E1细胞内Ca~(2+)浓度明显低于对照组,同时,成骨相关基因(ALP、Runx2)表达显著下调,表明Cacnb3可能通过影响Ca~(2+)浓度调控细胞的成骨分化,该研究为进一步探索间充质干细胞成骨分化的机制奠定了基础。     

骨髓间充质干细胞分化过程中表观遗传调控机制的研究进展

骨髓间充质干细胞(bone marrow mesenchymal stem cells,BMMSCs)具有自我更新的能力和多向分化潜能,在体外可被诱导分化成多种细胞类型,在骨及软骨组织修复中具有重要的临床应用价值。为研发有效促进BMMSCs定向分化的药物,将BMMSCs更合理安全地应用于临床,有必要阐明表观遗传在BMMSCs分化过程中的调控机制。由于BMMSCs的异常分化可导致疾病的发生,其分化调控机制一直是研究的热点。表观遗传调控,如DNA甲基化、组蛋白乙酰化、组蛋白甲基化及非编码RNA等,对决定BMMSCs分化方向至关重要。阐明表观遗传在BMMSCs分化过程中的调控机制,将有助于研发有效促进BMMSCs定向分化的药物,更合理安全地将BMMSCs应用于临床。就BMMSCs分化中的主要表观遗传调控机制的最新研究进展做一综述,并进行了总结。     

骨髓间充质干细胞分化过程中表观遗传调控机制的研究进展北大核心CSCD

骨髓间充质干细胞(bone marrow mesenchymal stem cells,BMMSCs)具有自我更新的能力和多向分化潜能,在体外可被诱导分化成多种细胞类型,在骨及软骨组织修复中具有重要的临床应用价值。为研发有效促进BMMSCs定向分化的药物,将BMMSCs更合理安全地应用于临床,有必要阐明表观遗传在BMMSCs分化过程中的调控机制。由于BMMSCs的异常分化可导致疾病的发生,其分化调控机制一直是研究的热点。表观遗传调控,如DNA甲基化、组蛋白乙酰化、组蛋白甲基化及非编码RNA等,对决定BMMSCs分化方向至关重要。阐明表观遗传在BMMSCs分化过程中的调控机制,将有助于研发有效促进BMMSCs定向分化的药物,更合理安全地将BMMSCs应用于临床。就BMMSCs分化中的主要表观遗传调控机制的最新研究进展做一综述,并进行了总结。     

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。     

骨形态发生蛋白9通过JNKs激酶途径调控间充质干细胞成骨分化

前期研究发现骨形态发生蛋白9(bone morphogenetic protein 9,BMP9)除了通过经典Smad途径外,也可通过丝裂原活化蛋白激酶(mitogen activated protein kinases,MAPKs)中的p38激酶途径调控间充质干细胞成骨分化．本研究继续探讨MAPKs的重要成员c-Jun氨基末端激酶(c-Jun N-terminal kinases,JNKs)对于BMP9诱导间充质干细胞成骨分化的调控作用．利用BMP9重组腺病毒感染间充质干细胞,通过体外细胞实验和体内动物实验,初步分析BMP9是否可通过JNKs激酶途径调控间充质干细胞成骨分化．结果表明：BMP9可通过促进JNKs激酶磷酸化而导致其活化;JNKs抑制剂SP600125可抑制由BMP9诱导的间充质干细胞的碱性磷酸酶(alkaline phosphatase,ALP)活性、骨桥蛋白(osteocpontin,OPN)和骨钙素(osteocalcin,OCN)表达以及钙盐沉积;利用抑制剂SP600125抑制JNKs激酶活性后,BMP9诱导Runx2的表达和转录活性,以及Smad经典途径的激活也相应受到抑制;RNA干扰导致JNKs基因沉默同样也可抑制BMP9诱导的间充质干细胞成骨分化以及裸鼠皮下异位成骨．因此,BMP9可通过活化JNKs激酶途径,从而调控间充质干细胞成骨分化．