分子所汪陽明課題組發現控制FGF/ERK通路和胚胎幹細胞自我更新的長...

2020-12-08 北京大學新聞網

北京大學分子醫學研究所汪陽明課題組與南開大學楊娜實驗室合作，發現抑制FGF/ERK信號通路的長非編碼RNA，並解析了其促進胚胎幹細胞自我更新的功能和機制。這項成果以「A TRIM71 binding long noncoding RNA Trincr1 represses FGF/ERK signaling in embryonic stem cells」為題，於2019年3月25日在線發表於《自然·通訊》（ Nature Communications ）。

Trincr1抑制FGF/ERK通路，促進胚胎幹細胞自我更新和神經幹細胞分化

「DNA元件百科全書計劃」（ENCODE）發現哺乳動物和人類基因組中約80%的區域都轉錄成為RNA，但是只有約2%左右用於編碼蛋白質，其它大部分都是非編碼RNA。「數以萬計的非編碼RNA的功能是什麼以及如何發揮功能」是目前生物學研究領域的前沿科學問題之一。非編碼RNA中有一類長度大於200個核苷酸的被稱為長非編碼RNA,很多長非編碼RNA只在特定的細胞或者發育階段才表達，暗示它們可能參與細胞命運決定。但是，如何從數目巨大的長非編碼RNA中鑑定出真正有功能的那些分子是一個難題。

細胞信號通路是指將細胞外的信號傳遞到細胞內部並指揮細胞行為和控制細胞命運的通路，一般通過一系列蛋白質之間的相互作用和酶促反應來達成。FGF/ERK信號通路在發育、再生和癌症中均具有重要作用，但其活性在胚胎幹細胞和著床前的早期胚胎發育中被抑制在很低的水平。汪陽明研究團隊決定尋找抑制FGF/ERK信號通路的長非編碼RNA，把研究聚焦在一個既有酶活性又有RNA結合功能的蛋白TRIM71上。通過RNA共沉降方法並結合高通量測序，他們在胚胎幹細胞中鑑定出一條與TRIM71相結合的長非編碼RNA，將其命名為Trincr1，意為與TRIM71蛋白相結合的1號長非編碼RNA；並進一步通過遺傳學手段操控Trincr1和TRIM71的表達水平，證明該長非編碼RNA Trincr1具有抑制FGF/ERK通路的作用，上位效應分析表明Trincr1的確是通過TRIM71來起作用的。研究人員嘗試了十種不同的培養條件，發現Trincr1敲除的胚胎幹細胞只在特定的培養條件下才有顯著表型，說明Trincr1主要幫助維持胚胎幹細胞在「亞健康」培養環境中的穩態。Trincr1抑制FGF/ERK通路的作用在神經幹細胞中也是保守的，過表達Trincr1抑制FGF/ERK通路的激活並促進神經幹細胞的分化。該研究建立了一套鑑定調控信號通路的長非編碼RNA的技術流程，給為數稀少的參與信號通路調控的長非編碼RNA家族增加了一個新成員。

北京大學分子醫學研究所2011級博士生李亞樸和2014級博士生段菲菲為該論文共同第一作者，趙雨亭等為本論文作出重要貢獻。這項研究獲得國家自然科學基金委和國家重點研發計劃「幹細胞與轉化研究」試點專項資助。

相關焦點

  • 分子細胞卓越中心等發現長非編碼RNA種屬特異性加工決定其功能差異
    值得一提的是，多個定位在人胚胎幹細胞細胞質中的長非編碼RNA參與維持人體幹細胞自我更新，而相應的基因組位置保守的長非編碼RNA則更趨向於定位在鼠胚胎幹細胞核內，對幹細胞維持沒有明顯作用。這些長非編碼RNA在不同物種來源的幹細胞內的亞細胞定位的不同，提示它們在人、鼠的胚胎幹細胞中可能具有不同的加工方式和生物學功能。　　研究詳細解析了其中一個新型的長非編碼RNA——hFAST維持人胚胎幹細胞自我更新的分子機制。
  • 復旦團隊合作揭示人胚胎幹細胞自我更新和分化的新機制
    3月13日（當地時間），研究成果以《Bach1調控人胚胎幹細胞自我更新並抑制幹細胞向中胚層和內胚層的分化》（「Bach1 Regulates S該研究首次揭示了一種關鍵的轉錄因子Bach1（BTB and CNC homology 1）在調控人胚胎幹細胞自我更新和分化中的重要作用及作用機制。研究結果對理解幹細胞維持自身特性、胚胎發育早期階段中胚層和內胚胎的形成過程具有重要啟示，可能為開發幹細胞治療人類疾病的新療法提供新思路。
  • 復旦大學研究團隊揭示人胚胎幹細胞自我更新和分化的新機制
    人民網上海3月15日電 （記者 姜泓冰）近日，復旦大學基礎醫學院孟丹研究組與復旦大學附屬中山醫院張書寧副主任醫師合作揭示了人胚胎幹細胞自我更新和分化的新機制。3月13日，研究成果以《Bach1調控人胚胎幹細胞自我更新並抑制幹細胞向中胚層和內胚層的分化》為題在線發表於《科學進展》（Science Advances）。該研究首次揭示了一種關鍵的轉錄因子Bach1在調控人胚胎幹細胞自我更新和分化中的重要作用及作用機制，可能為開發幹細胞治療人類疾病的新療法提供新思路。
  • 科學家揭示人胚胎幹細胞自我更新奧秘
    復旦大學基礎醫學院孟丹教授研究組與復旦大學附屬中山醫院副主任醫師張書寧臨床組合作，發現人胚胎幹細胞自我更新和分化新機制，首次揭示了體內一種關鍵的轉錄因子
  • 中國學者揭示人胚胎幹細胞自我更新和分化的新機制
    Bach1維持人胚胎幹細胞自我更新並抑制幹細胞向中胚層和內胚層分化的機製圖。校方提供中新網上海3月14日電 (記者 陳靜)復旦大學14日披露，該校基礎醫學院孟丹研究組與復旦大學附屬中山醫院張書寧副主任醫師合作，揭示了人胚胎幹細胞自我更新和分化的新機制。
  • 轉錄因子Oct4與Erk/MAPK信號通路在胚胎幹細胞分化中的調控機制
    胚胎幹細胞（embryonic stem cells, ES細胞）來源於著床前囊胚的內細胞團，具有自我更新和分化多能性的特點，這使得其具有巨大的基礎研究和臨床應用價值。ES細胞的自我更新和分化受到細胞內轉錄因子與細胞外分子介導的信號通路的共同調控。研究表明，以Oct4為代表的關鍵轉錄因子對於ES細胞保持未分化狀態至關重要；而Erk/MAPK通路對於ES細胞的分化是必不可少的。
  • 科學家發現長非編碼RNA物種差異加工及其功能演變—新聞—科學網
    中科院分子細胞科學卓越創新中心（生物化學與細胞生物學研究所，簡稱分子細胞卓越中心）陳玲玲研究組的最新研究發現，基因組來源相同的長非編碼RNA在不同物種細胞內的「坐標」定位和功能都存在顯著不同，首次揭示了長非編碼RNA物種差異「加工」機制決定功能多樣化，為深入理解長非編碼RNA的進化及功能提供了新思路。相關研究成果論文4月6日深夜發表於《細胞》。
  • Cell Stem Cell:幹細胞分化和早期胚胎發育中的關鍵調控信號通路
    近日來自上海交通大學醫學院、中科院上海生命科學研究院的研究人員在新研究中證實Calcineurin-NFAT信號通路在胚胎幹細胞及胚胎的早期譜系分化中發揮精密調控作用，相關論文於2011年1月7日在線發表在Cell出版社旗下的Cell Stem Cell雜誌上。
  • 廣州生物院揭示多梳蛋白PCGF5調控胚胎幹細胞
    該研究工作揭示了多梳蛋白PCGF5調控胚胎幹細胞向神經前體細胞分化的相關分子機制。　　表觀遺傳修飾在維持幹細胞特性及細胞命運轉變過程中發揮著重要作用。多梳蛋白作為重要的表觀遺傳修飾因子首先在果蠅中被發現，是表觀遺傳修飾的重要調控因子。
  • 胚胎幹細胞發育研究取得新進展
    清華大學陳燁光研究組和中科院遺傳與發育研究所韓敬東研究組合作在胚胎幹細胞發育研究方面取得新的進展，相關成果文章「Genome-wide mapping of
  • Cell|長非編碼RNA種屬特異性加工決定其功能差異
    這項最新研究通過分離人、鼠胚胎幹細胞細胞核和細胞質來源的RNA結合高通量測序分析，首次發現人、鼠胚胎幹細胞中長非編碼RNA的加工及亞細胞定位存在顯著差異。序列及基因組位置保守的長非編碼RNA在人胚胎幹細胞中更多的定位在細胞質內，而在鼠胚胎幹細胞中則更多的滯留在細胞核內。
  • 浙江大學馮新華組揭示Smad7非依賴TGF-β通路調控幹細胞多能性新機制
    ，對調控早期胚胎發育、細胞的生長、幹細胞的自我更新、腫瘤的發生發展等具有十分重要的調控作用。　　9月5日，浙江大學生命科學研究員馮新華教授課題組在PNAS雜誌在線發表了題為「Smad7 enables STAT3 activation and promotes pluripotency independent of TGF-β signaling」的研究論文，揭示了Smad7能夠通過TGF-β非依賴的方式與STAT3信號相互作用來調控幹細胞的自我更新與分化，有力的拓展了Smad7
  • 清華醫學院郭偉課題組揭示臨床肺腫瘤幹細胞自我更新與耐藥機制
    清華醫學院郭偉課題組揭示臨床肺腫瘤幹細胞自我更新與耐藥機制清華新聞網4月28日電 清華大學醫學院郭偉課題組於4月27日在《癌症研究》（Cancer Research）在線發表了題為《NOTCH1信號通路調控非小細胞肺腫瘤幹細胞的自我更新與耐藥》（NOTCH1 signaling regulates self-renewal and platinum
  • PNAS:轉錄因子Oct4與Erk/MAPK信號通路在胚胎幹細胞分化中的調控機制
    胚胎幹細胞（embryonic stem cells, ES細胞）來源於著床前囊胚的內細胞團，具有自我更新和分化多能性的特點，這使得其具有巨大的基礎研究和臨床應用價值。ES細胞的自我更新和分化受到細胞內轉錄因子與細胞外分子介導的信號通路的共同調控。
  • 北京大學發現胚胎幹細胞中的新稀有細胞亞群
    2012年，科學家們發現體外培養的胚胎幹細胞中有佔比大約1%的一個細胞亞群，它們具有更高的潛能，既能分化成為胚胎細胞，又能分化成為胚外組織細胞（如胎盤）【1】。由於它們在基因表達和染色質調控方面與2細胞胚胎期存在有許多共性，這些細胞也被稱為「全能樣幹細胞」或「2細胞樣幹細胞(2CLC)」。
  • mTOR 支持長期自我更新,同時抑制人類胚胎幹細胞的中胚層和內胚層活動
    SOX2、 NANOG 和 OCT-4，但是控制人類胚胎幹細胞(hESCs)多能性的細胞內信號網絡仍然很大程度上是未確定的。在分子水平上，mTOR 整合來自外部多能性支持因子的信號，並抑制發育和生長抑制性基因亞群的轉錄活動，正如全基因組晶片分析所揭示的那樣。
  • Cell:miRNA操控胚胎幹細胞「命運」
    多能胚胎幹細胞（pluripotent embryonic stem cell）來自胚泡（blastocyst）的內細胞群（inner cell mass），它們具有自我更新的能力，能發育成外胚層、中胚層和內胚層。而細胞命運決定（cell-fate decision）的精確控制對於未來多能胚胎幹細胞應用於醫學治療是非常重要的。
  • 研究發現長非編碼RNA種屬特異性加工決定其功能差異
    該研究首次發現長非編碼RNA在不同物種來源幹細胞中的特異性加工是其發生適應性功能變化的重要機制，為深入理解長非編碼RNA的功能及進化提供了新思路。人類基因組中超過98%的區域都是非編碼區域。長非編碼RNA是一類廣泛轉錄但不翻譯產生功能性蛋白質的核糖核酸大分子。
  • SOX2在人胚胎幹細胞和神經祖細胞命運決定中的作用機制
    SOX2在人胚胎幹細胞和神經祖細胞命運決定中的作用機制然而要高效安全地實現hESCs和hNPCs的定向分化，充分利用hESCs和hNPCs的潛能，首先必須清楚地認識hESCs和hNPCs自我更新和特性維持的調控網絡。ESCs和NPCs有一個共同的命運決定因子SOX2，它既維持ESCs自我更新又能促進神經系統發育和NPCs的維持，因其功能多樣性而備受科研界的矚目。
  • 中科院廣州生物院發現PRC2複合物在人胚胎幹細胞命運決定中的重要...