小分子化合物IWR1促进人胚胎干细胞自我更新的分子机制研究

批准号:
31501191
项目类别:
青年科学基金项目
资助金额:
20.0 万元
负责人:
叶守东
依托单位:
学科分类:
C1201.干细胞基础研究
结题年份:
2018
批准年份:
2015
项目状态:
已结题
项目参与者:
马媛媛、李薇、张弘、张强、张涛、廖鹏
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中文摘要
人胚胎干细胞(Human Embryonic Stem Cells, hESCs)可以分化成各种不同的组织和细胞,但在体外维持其未分化状态的条件比较苛刻。前期我们发现Wnt/β-catenin信号通路的小分子抑制剂IWR1可以有效地促进hESCs的自我更新,而激活此信号通路则会诱导分化。为了解析IWR1促进hESCs自我更新的功能与β-catenin的关系及其下游的分子机制,我们将首先运用基因编辑工具CRISPR/Cas9敲除β-catenin基因,以明确IWR1促进hESCs自我更新是否依赖β-catenin的存在;然后利用转录组测序技术筛选被IWR1影响的下游基因,通过基因表达的上调和干扰技术,最终鉴定出能够介导IWR1调控hESCs自我更新的下游关键因子。本课题国内外尚无报道,有望揭示调控hESCs多能性的新机制,深化目前人们对hESCs自我更新调控网络的认识,利于其基础和应用研究。
英文摘要
Human embryonic stem cells (hESCs) are able to differentiate into any type of human cell and tissue. However, they can not be efficiently maintained in vitro. Recently, we found that inhibition of Wnt/β-catenin signaling can greatly promote hESC self-renewal with small molecular IWR1, whereas activation of this pathway will induce hESC differentiation. In order to investigate the molecular mechanism under the self-renewal-promoting effect of IWR1 and the relationship between IWR1 and β-catenin, we will first generate β-catenin-null hESCs using CRISPR/Cas9 to determine if β-catenin is necessary for IWR1 to maintain hESC identity. Then we will perform RNA sequencing, combined with gene gain- and loss-of-function techniques, to screen and identify the core transcriptional factors regulated by IWR1 implicated in promoting hESC self-renewal. Our project will provide an expanded understanding of the current regulatory network of hESC pluripotency, which will not only lay the foundation for the future applications of hESCs, but will also facilitate the development of new culture conditions for the derivation of ESCs from other species.
胚胎干细胞(Embryonic stem cells, ESCs)分离自着床前的囊胚内细胞团,拥有无限的自我更新和多向分化的潜能,具有重大的社会和经济效益。但是与小鼠ESCs的体外培养条件相比,目前人ESCs (hESCs)在体外维持其自我更新的条件较为苛刻。前期我们发现Wnt/β-catenin信号通路的小分子抑制剂IWR1可以有效地促进hESCs维持其未分化的状态 (Nature Communications, 2013),因此解析IWR1的作用机制将有助于hESCs未来的基础和应用研究。基于此,我们进行了以下的研究:1)β-catenin除了调控基因表达外,还会介导细胞之间的连接,所以我们敲除了hESCs内的β-catenin基因,发现基因JUP会弥补β-catenin的功能,接着我们在β-catenin敲除的hESCs中下调JUP的表达,在IWR1存在的条件下,细胞失去了粘附,但仍处在未分化的状态,说明β-catenin调控的细胞连接对于IWR1促进hESCs的自我更新不是必需的;2)β-catenin入核后会与LEF1/TCF家族因子结合,从而诱导hESCs分化,而IWR1抑制β-catenin这一作用。LEF1/TCF家族因子包括LEF1, TCF1, TCF3和TCF4,接着我们分别过表达它们,发现TCF1会介导β-catenin诱导hESCs分化的功能。相反,干扰TCF1的表达会延缓hESCs分化;3)为了深入解析TCF1诱导干细胞分化的分子机制,我们利用转录组测序技术筛选TCF1调控的靶基因,发现TCF1会显著激活转录因子GATAT6的表达,从而导致hESCs的分化;4)hESCs与小鼠上胚层干细胞(Mouse epiblast stem cells, mEpiSCs)有相似的生物学特征,为了比较IWR1在两类细胞内的作用机制异同,利用转录组测序,我们发现IWR1主要通过诱导转录因子Foxd3的表达来促进mEpiSCs的自我更新,但是Foxd3并不能够促进hESCs未分化状态的维持。深入研究,我们目前初步发现ZEB2可能是IWR1促进hESCs自我更新的一个重要靶基因。本项目的研究成果不仅扩大了人们对干细胞自我更新调控网络的认识,也利于未来人们分离和维持其他物种的胚胎干细胞系,利于其转化应用。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
The transcription factor Gbx2 induces expression of Kruppel-like factor 4 to maintain and induce naive pluripotency of embryonic stem cells
转录因子 Gbx2 诱导 Kruppel 样因子 4 的表达,以维持和诱导胚胎干细胞的幼稚多能性
DOI:10.1074/jbc.m117.803254
发表时间:2017-10-13
期刊:JOURNAL OF BIOLOGICAL CHEMISTRY
影响因子:4.8
作者:Wang, Manman;Tang, Ling;Ye, Shoudong
通讯作者:Ye, Shoudong
Depletion of Tcf3 and Lef1 maintains mouse embryonic stem cell self-renewal.
Tcf3和Lef1的耗竭维持小鼠胚胎干细胞的自我更新
DOI:10.1242/bio.022426
发表时间:2017-04-15
期刊:Biology open
影响因子:2.4
作者:Ye S;Zhang T;Tong C;Zhou X;He K;Ban Q;Liu D;Ying QL
通讯作者:Ying QL
Wnt/β-catenin and LIF-Stat3 signaling pathways converge on Sp5 to promote mouse embryonic stem cell self-renewal.
Wnt/β-catenin和LIF-Stat3信号通路汇聚在Sp5上促进小鼠胚胎干细胞自我更新
DOI:10.1242/jcs.177675
发表时间:2016-01-15
期刊:Journal of cell science
影响因子:4
作者:Ye S;Zhang D;Cheng F;Wilson D;Mackay J;He K;Ban Q;Lv F;Huang S;Liu D;Ying QL
通讯作者:Ying QL
Sp5 induces the expression of Nanog to maintain mouse embryonic stem cell self-renewal.
Sp5诱导Nanog表达维持小鼠胚胎干细胞自我更新
DOI:10.1371/journal.pone.0185714
发表时间:2017
期刊:PloS one
影响因子:3.7
作者:Tang L;Wang M;Liu D;Gong M;Ying QL;Ye S
通讯作者:Ye S
TFCP2L1 represses multiple lineage commitment of mouse embryonic stem cells through MTA1 and LEF1
TFCP2L1通过MTA1和LEF1抑制小鼠胚胎干细胞的多谱系定向
DOI:10.1242/jcs.206532
发表时间:2017-11-15
期刊:JOURNAL OF CELL SCIENCE
影响因子:4
作者:Liu, Kuisheng;Zhang, Yan;Ye, Shoudong
通讯作者:Ye, Shoudong
抑制Protein Kinase D促进胚胎干细胞自我更新的分子机制研究
- 批准号:--
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:54万元
- 批准年份:2022
- 负责人:叶守东
- 依托单位:
Tfcp2l1促进胚胎干细胞自我更新的分子机制
- 批准号:31671535
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:60.0万元
- 批准年份:2016
- 负责人:叶守东
- 依托单位:
国内基金
海外基金
