动物所干细胞命运调控研究取得重要进展

2010-12-12 00:01 来源: 中国科学院
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果蝇干细胞不对称分裂机制

  成体干细胞是生物体内少数处于无限增殖,未分化或低分化状态并具有多种或一种分化潜能的细胞群。干细胞通过不对称分裂实现干细胞自我更新,同时产生分化子细胞以维持组织的“稳态” 或受伤组织的修复。干细胞通常存在于一个特殊的微环境(niche)中,微环境细胞通过信号分子完成与干细胞的相互作用,进一步调控干细胞的命运,自我更新或分化。已知许多信号途径参与干细胞的命运决定,但干细胞及其分化子细胞如何差异地响应和解读源于微环境的信号一直是干细胞生物学研究中悬而未决的基本科学问题之一。

  中国科学院动物研究所陈大华实验室长期以果蝇的生殖干细胞为模型从事干细胞生物学研究。他们最新的研究发现干细胞的分化子细胞通过 Fused/Smurf复合体主动地拮抗来自微环境的BMP信号,从而在干细胞和分化子细胞之间产生陡峭BMP响应梯度,进而促进干细胞不对称地分裂。通过详细的遗传和生化实验证明了在干细胞的分化子细胞中,作者发现Fused和泛素连接梅Smurf形成复合体来共同调控BMP受体蛋白Tkv的泛素化, 进而调节其稳定性。突变体的扫描分析表明,Tkv238位的丝氨酸的磷酸化对Tkv的泛素化和稳定性非常重要,而且fused的对Tkv稳定性的调控,依赖该点的磷酸化。

  最后,陈大华实验室和清华大学孟安明实验室合作以斑马鱼胚胎和人的细胞系为研究系统,进一步发现Fused在脊椎动物中同样具有的拮抗BMP/TGF-b信号传导的功能,从而揭示了Fused蛋白所介导的这一调控机制在进化上的保守性,及其在干细胞命运调控和动物发育过程中细胞命运决定的重要作用。该工作发表在12月10日的Cell上(Xia et al. 2010, Cell,143, 978-990)(原文链接) 。

  该工作得到科技部、基金委和中科院“百人计划”的支持。

  文章链接:Xia, L., Jia, S., Huang, S., Wang, H., Zhu, Y., Mu, Y., Kan, L., Zheng, W., Wu, D., Li, X., Sun, Q., Meng, A. and Chen, D*. 2010, The Fused/Smurf complex controls the fate of Drosophila germline stem cells by generating a gradient BMP response. Cell, 143, 978-990.