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Molecular cell:两关键信号途径协同促进干细胞分化

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来源:生物谷 2015-05-05 11:15

在最新发表在国际学术期刊molecular cell的一项研究中,来自salk institute的科学家们发现了影响干细胞生长的关键信号途径,对于再生器官和组织研究具有重要意义。
                  

           
2015年5月5日讯 /生物谷BIOON/ --干细胞(stem cell)是一类具有自我复制能力的多潜能细胞。在一定条件下,它可以分化成多种功能细胞。同时,干细胞(Stem Cell)还是一种未充分分化,尚不成熟的细胞,具有再生各种组织器官和人体的潜在功能。在最新发表在国际学术期刊molecular cell的一项研究中,来自salk institute的科学家们发现了影响干细胞生长的关键信号途径,对于再生器官和组织研究具有重要意义。
 
研究人员指出,虽然目前已经知道wnt和activin两条关键途径对于干细胞生长分化为特定成熟细胞具有重要作用,但这两条途径究竟如何共同作用调控干细胞命运,其中的机制仍不清楚。
 
在该项研究中,研究人员发现这两条关键途径在机制上具有互补性,并能够激活大约200个参与干细胞分化的重要基因,这些激活的基因主要参与干细胞向特定组织分化的起始步骤。在调节基因转录激活的过程中,wnt信号途径主要负责基因复制和激活的起始,而activin信号途径则会进一步促进这一过程,提高基因复制和激活效率。同时,wnt和activin信号刺激的先后顺序非常重要,细胞在接受wnt信号刺激之前,activin信号并不能开启基因的转录激活。通过进一步研究,研究人员还惊奇地发现,wnt和activin信号途径还与调控组织器官生长的hippo信号途径具有重要关联,并且activin与hippo途径关键分子yap具有相反的功能,两者都参与转录延伸过程。
 
研究人员最后指出,很多研究已经证明wnt和activin信号途径都在癌症发生转移过程中发挥重要作用,虽然在该项研究中,他们发现wnt和activin信号途径能够协同调节干细胞分化,但干细胞和肿瘤的生存环境不同,表达的基因也存在很大差异,wnt和activin信号途径是否也在肿瘤细胞中发挥协同调控作用仍未可知,需要进一步的研究来进行探究证明。(生物谷Bioon.com)
 
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SMADs and YAP Compete to Control Elongation of β-Catenin:LEF-1-Recruited RNAPII during hESC Differentiation
 
Conchi Estarás, Chris Benner, Katherine A. Jones
 
The Wnt3a/β-catenin and Activin/SMAD2,3 signaling pathways synergize to induce endodermal differentiation of human embryonic stem cells; however, the underlying mechanism is not well understood. Using ChIP-seq and GRO-seq analyses, we show here that Wnt3a-induced β-catenin:LEF-1 enhancers recruit cohesin to direct enhancer-promoter looping and activate mesendodermal (ME) lineage genes. Moreover, we find that LEF-1 and other hESC enhancers recruit RNAPII complexes (eRNAPII) that are highly phosphorylated at Ser5, but not Ser7. Wnt3a signaling further increases Ser5P-RNAPII at LEF-1 sites and ME gene promoters, indicating that elongation remains limiting. However, subsequent Activin/SMAD2,3 signaling selectively increases transcription elongation, P-TEFb occupancy, and Ser7P-RNAPII levels at these genes. Finally, we show that the Hippo regulator, YAP, functions with TEAD to regulate binding of the NELF negative elongation factor and block SMAD2,3 induction of ME genes. Thus, the Wnt3a/β-catenin and Activin/SMAD2,3 pathways act in concert to counteract YAP repression and upregulate ME genes during early hESC differentiation.

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