杭州師範大學Cell Stem Cell揭示幹細胞表觀遺傳調控

2020-12-01 中國生物技術信息網

來自杭州師範大學的研究人員證實,SIRT6通過表觀遺傳調控Wnt信號控制了造血幹細胞穩態。這一研究發現發布在4月7日的《細胞幹細胞》(Cell Stem Cell)雜誌上。

杭州師範大學衰老研究所的鞠振宇(Zhenyu Ju)教授與助理研究員汪虎(Hu Wang)博士是這篇論文的共同通訊作者。鞠教授的主要研究方向是端粒與成體幹細胞衰老及其相關疾病之間的關係。汪虎博士的研究方向包括DNA損傷、端粒功能障礙等條件下造血幹細胞自我更新和分化機制的研究 ;幹細胞代謝與生物體壽命的研究。

造血幹細胞(HSC)是各種血細胞的始祖細胞,擔負著維持和重建造血的重要生理功能,HSC的功能異常是許多血液系統疾病的根源。HSC移植方法作為臨床治療血液系統難治性疾病和其他惡性腫瘤性疾病的重要手段已被廣泛應用。因此,HSC的生物學特性和功能調節的分子機制研究,不但具有重要的理論意義,同時具有重要的生物醫學應用價值。

不同於功能成熟的血細胞,HSC具有兩個重要特徵:自我更新和多潛能性分化。正是由於它的這兩個重要特性使得其在造血系統中如此獨特和重要:其多潛能性分化特性確保它生成所有血液細胞的能力,而其自我更新特性確保其在生成其他血液細胞的同時,也產生新的HSC,從而確保了造血的長久不衰。所以對調控HSC自我更新分子機制的研究始終是幹細胞領域的研究熱點。

Wnt信號分子是一類在多種無脊椎與脊椎動物的組織中廣泛表達並在進化上高度保守的活性因子。它們在細胞內至少可激活三種不同的信號通路:經典的Wnt/β-catenin信號通路、非經典的Wnt/JNK信號通路和Wnt/Ca2+信號通路。研究表明,經典和非經典的Wnt信號均參與了包括調控造血在內的許多重要生物學功能。

SIRT6是沉默信息調節蛋白家族成員之一,是一種依賴於煙醯胺腺嘌呤二核苷酸(NAD+)的組蛋白去乙醯化酶及ADP-核糖基轉移酶的蛋白酶。其在機體的生理、病理過程中具有重要的調控作用,參與調控機體壽命與衰老、癌症、肥胖、胰島素抵抗及炎症反應等過程。

在這篇新文章中,研究人員證實SIRT6通過轉錄抑制Wnt靶基因調控了HSC穩態。刪除Sirt6通過異常激活Wnt信號可促進HSC增殖。在連續競爭性移植測試中SIRT6缺陷HSCs顯示自我更新能力受損。機制研究揭示,SIRT6通過與轉錄因子LEF1互作,使得組蛋白3賴氨酸56位點去乙醯化抑制了Wnt靶基因轉錄。他們證實採用藥物抑制Wnt信號通路可以挽救SIRT6缺陷HSCs異常增殖和功能缺陷。

這些結果揭示出了SIRT6和Wnt信號在調控成體幹細胞穩態與自我更新能力方面一種新聯繫。

鞠振宇教授在端粒生物學與幹細胞研究中處於國際領先的地位,近年發表了一系列高水平的研究論文。2013年,與北京生命科學研究所的高紹榮研究員合作對兩種重要的細胞重編程技術:體細胞核移植(SCNT)技術與誘導多能幹細胞(iPSCs)技術進行了比較,相關研究結果發表在11月21日的Cell stem cell雜誌上(NIBS北生所Cell子刊細胞重編程技術研究新成果 )。

2013年,鞠振宇教授領導杭州師範大學的研究人員在白血病研究中取得新進展,通過小鼠實驗證實Gadd45a調控了造血幹細胞應激反應。研究論文發表在12月26日的Blood雜誌上(杭州師範大學Blood發表白血病研究新文章 )。

2015年,鞠振宇教授證實抑制野生型p53誘導的磷酸酶1(wild-type p53-induced phosphatase 1,Wip1)可通過直接激活mTOR促進肝臟再生。該研究成果刊登在國際頂級雜誌Hepatology(影響因子11.665)上(杭州師範大學Hepatology發表再生研究新發現 )。

2015年4月,鞠振宇課題組在Nature Communications雜誌上發表文章,揭示了造血幹細胞衰老的一個重要機制:p53和mTORC1通路對造血幹細胞衰老的不同影響受到Wip1的控制.

相關焦點

  • 揭示先鋒轉錄因子在細胞凋亡表觀遺傳中的關鍵作用 | Cell Research
  • Stem Cell Rep:抑制DNA甲基化調控因子 讓iPSC更像ESC
    2016年7月7日訊 /生物谷BIOON/ --本文亮點:抑制miR-29a家族表達能夠提高體細胞重編程效率DNA去甲基化是抑制miR-29a表達之後誘導產生的主要變化CpG島周圍的甲基化受到miR-29a家族的高度調控抑制miR-29a家族表達後獲得的誘導多能幹細胞在表觀遺傳水平上與胚胎幹細胞非常接近
  • Cell Stem Cell | 蘇大張文勝組揭示小鼠胚胎幹細胞三胚層分化調控機制
    該研究結果揭示了小鼠胚胎幹細胞ESC分化期間特定BAF和PRC2亞基的不同機製作用。胚胎幹細胞(ESCs)能夠自我更新和分化成身體的所有細胞類型,這是由關鍵因子,包括轉錄因子(TF),多聚複合物,microRNA和組蛋白修飾物調控的。
  • Cell Stem Cell :發現DNA酶促氧化修飾調控小鼠成體神經元的產生和...
    這種表觀遺傳修飾不僅控制神經前體細胞的增殖和存活,還會影響新生神經元的軸突生長。近期研究發現5mC在體內可以被TET家族蛋白氧化成5-羥甲基化胞嘧啶(5hmC)等形式,而這些氧化修飾在早期胚胎和哺乳動物腦內有較高水平的分布。Tet酶催化的DNA氧化修飾在早期胚胎發育中的功能已有一些報導,但其在神經系統中的功能還鮮為人知。
  • Cell stem cell:小分子「雞尾酒」讓星形膠質細胞變身功能神經元
    2015年10月20日訊 /生物谷BIOON/ --本文亮點: 一組小分子「雞尾酒」能夠將人類星形膠質細胞重編程為功能性神經元細胞 由人類星形膠質細胞轉化得到的神經元能夠在保持活性的狀態下存活超過5個月 化學物質誘導的重編程是通過表觀遺傳和轉錄調控介導的
  • Cell Stem Cell:成體神經幹細胞小生境的構造
    其中心含有室管膜下區幹細胞微小的頂端末梢(藍色部分),而周圍部分則含有多纖毛室管膜細胞較大的頂端表面(暖色部分),其中含有一種全新的具有2纖毛的室管膜細胞。圖片提供:Kenneth Xavier Probst)成體神經幹細胞是非常重要的一類細胞,它們保持著基本上皮特性,對於這類細胞的研究能大大改變我們對於成體神經原性小生境(niche)的認識。
  • Cell Stem Cell背靠背|揭開細胞表面張力與幹細胞分化的秘密
    在大多數多細胞生物的發育過程中,全能幹細胞的形狀為球形,而全能細胞分化產生的細胞的形態在成體中呈現出顯著的不同。命運的獲得和細胞形狀的變化往往同時出現。而細胞形狀是由表面力學和與細胞外環境的相互作用決定的。但是一直以來細胞內在的機械力特徵與命運調節之間的機制還不得而知。其中有一個非常有趣的例子便是小鼠的胚胎幹細胞的早期分化過程(圖1)。
  • Cell Stem Cell:神經幹細胞移植物有望治療脊髓損傷
    在一項新的研究中,來自美國加州大學聖地牙哥分校醫學院的研究人員報導,他們成功地將神經幹細胞的高度特化移植物直接植入小鼠的脊髓損傷部位中,隨後記錄這些移植物如何生長和填充損傷部位,並與這些小鼠現有的神經元網絡整合在一起。
  • Stem Cell Rep:供體亞型或可控制誘導多能幹細胞的分化
    發表在《Stem Cell Reports》雜誌上報導,研究結果推翻了一種假設--來自不同組織類型的細胞的「表觀遺傳記憶」會顯著影響誘導多能幹細胞(iPS)的分化。在實驗室條件下,iPS細胞可來自人類細胞。這樣的iPS細胞可以無限量的培養,如果有必要的話,它們可以分化成所需的細胞類型,如心臟、肝臟或神經細胞。
  • Cell:挑戰常規!揭示表觀遺傳記憶跨代傳遞新機制
    在一項新的研究中,來自以色列特拉維夫大學的Oded Rechavi博士和他的團隊精確地闡明讓環境影響遺傳「開啟」和「關閉」的機制。他們揭示出決定哪些表觀遺傳反應(epigenetic response)會被遺傳以及持續多長時間的規則。
  • Cell Stem Cell:利用CRISPR/CAS9對人類幹細胞系進行可誘導基因敲除
    ,這一方法的成功對於研究基因在幹細胞及分化不同階段中的作用具有重要推動作用。對基因表達進行精確的時間調控對於闡明一個基因在生物學系統中的功能至關重要,但到目前為止,在人類多能幹細胞中實現可誘導基因敲除,建立可誘導基因敲除的人類幹細胞系仍存在很大挑戰。在該項研究中,研究人員結合CRISPR/CAS9介導的基因組編輯和Flp/FRT以及Cre/LoxP系統成功實現建立了可誘導基因敲除的人類多能幹細胞系。
  • Cell Stem Cell:開發出在體外長期培養成體幹細胞的方法
    研究人員描述了獲得來自在日常治療肺部疾病期間收集的各種組織樣品中的氣道幹細胞(airway stem cell),並對它們進行增殖。這種方法似乎也可用於幾種其他的組織,如皮膚、胃腸道內壁和生殖道。人們已提出很多假設來解釋在體外培養時只能有限地維持成體幹細胞的性能,包括保護染色體末端的端粒丟失和細胞衰老。Rajagopal團隊著重關注一種已知調節細胞生長和關鍵性分化過程的細胞信號通路。當被TGF-β和骨形態發生蛋白(BMP)等蛋白激活時,這種信號通路利用胞內蛋白SMAD將信號傳遞到細胞核。
  • Cell Stem Cell:促進結腸癌生長的重要癌症幹細胞群體
    在該項研究中,研究人員在結腸癌中發現了一群新的癌症幹細胞,這群細胞具有壽命長以及放射性抵抗的特性。更為重要的是,他們還發現這些幹細胞能夠形成結腸癌腫瘤進而維持腫瘤生長。組織幹細胞是一群非常獨特的細胞,對於正常組織的維持和再生具有非常重要的作用,它們同樣具有壽命長的特性,但正是因為這一點也使得組織幹細胞很容易變成癌症的起源。
  • Mol Cell丨陳捷凱/裴端卿合作組揭示體細胞重編程的細胞命運決定路徑
    2006年日本科學家Shinya Yamanaka發明的誘導多能幹細胞(induced pluripotent stem cell, iPSC)技術【1】被廣泛的應用於細胞命運轉變的研究。儘管iPSC技術建立之後的十幾年內,科學家針對重編程過程的分子機制進行了諸多研究並揭示了一些規律,但針對效率低、異質性極高的iPSC重編程過程還鮮見對其精確細胞命運變化路徑及調控機制的報導。
  • NAR|西南大學羅克明團隊揭示次生壁生物合成的表觀遺傳調控機制
    因此,解析次生壁合成的調控機制具有重要意義。在過去的幾十年中,遺傳和分子研究表明,次生壁的生物合成受到多級轉錄調控網絡的精確調控,其中幾個NAC家族轉錄因子被鑑定為次生壁發育的開關基因:在擬南芥中, NST1和SND1兩個NAC家族轉錄因子的同時突變特異的導致纖維細胞中次生細胞壁增厚的嚴重減少。
  • NAR | 西南大學羅克明團隊揭示次生壁生物合成的表觀遺傳調控機制
    當細胞停止伸長和擴張時,只有一些特殊的細胞可以在初生壁和質膜間合成次生壁。次生壁在植物的生長發育中起著重要的作用,如花葯和莢果的開裂、機械支撐、水分運輸和抵禦病原菌的入侵等。此外,次生壁佔植物生物量的很大部分,是重要的可再生生物能源。因此,解析次生壁合成的調控機制具有重要意義。
  • Cell Stem Cell:癌症幹細胞控制腫瘤轉移假說被證實
    生物谷報導;來自德國慕尼黑大學(全稱路德維希馬克西米利安慕尼黑大學,Ludwig  Maximilians  University),環境與健康Helmholtz研究中心(Helmholtz  Center  for  Environment  and  Health),哥德大學(Goethe  University)的研究人員發現胰腺癌的一個特殊癌症幹細胞組群調控著腫瘤轉移
  • Nat Rev Mol Cell Biol:劉光慧等發表關於幹細胞多能性與表觀遺傳...
    7月23日,Nature Review Molecular Cell Biology雜誌在線發表了中國科學院生物物理研究所劉光慧研究員同美國索爾科生物學研究所(The Salk institute for Biological Studies)研究人員合作的關於幹細胞多能性與表觀遺傳調控的綜述文章,題為Navigating the epigenetic
  • Nature綜述:幹細胞功能的表觀遺傳學調控
    不同細胞的分化程序由轉錄和表觀遺傳學調控保駕護航。不過,人們還不了解表觀遺傳學調控在發育完成之後對組織內穩態做出的貢獻。       Nature Reviews Molecular Cell Biology雜誌七月十三日發表了題為「Epigenetic control of adult stem cell function」的綜述文章。
  • 劉光慧等合作繪製人類幹細胞多譜系分化和重編程多維表觀遺傳圖譜
    細胞重編程是指在特定條件下將代表成體細胞「身份」的表觀遺傳記憶擦除,使之重新獲得多能幹性的過程。經重編程產生的誘導性多能幹細胞(iPSC)在疾病的機制研究、藥物篩選和細胞移植治療等方面具有廣闊的應用前景。R-loop是一種特殊的染色質結構,由RNA:DNA雜合鏈和游離的單鏈DNA組成。R-loop在許多物種中保守存在,且參與調控染色質修飾、DNA複製和基因表達等多種生物學過程。