论文部分内容阅读
干细胞是一种可以自我更新并具有分化潜能的生物细胞，能够产成多种不同功能的细胞。近年来，干细胞的分裂与分化是许多研究领域的热点。在生物体内，干细胞的维持与分化受到很多内源以及外源因子的调控。但是，到目前为止这些调控中的很多机制尚未被揭示出来。本文通过对黑腹果蝇(Drosophilamelanogaster)生殖干细胞(GSC)分化的研究探讨内源与外源因子的调控作用机制。 对于果蝇的生殖干细胞来说，内源因子是指在生殖干细胞中表达的直接调控生殖干细胞自身维持与分化的蛋白。在生殖干细胞中，有许多内源因子对于干细胞的维持起到关键作用，比如:Nanos等;另外还有一些内源因子促进着生殖干细胞向包囊干细胞(CB，)的分化，其中bag-of marbles（bam）基因是雌性果蝇生殖干细胞分化的充分必要条件。虽然已经有很多关于Bam生物学功能的报道，但是它的生化功能仍然没有被完全揭示出来。 在本实验中，Bam表现为一个周期性表达的蛋白，并且它的功能与细胞周期蛋白CyclinA(CycA)有密切的关系。Bam在干细胞中异位表达可以使生殖干细胞提前分化并丢失，而cycA的敲低可以将该表型挽救。结果显示Bam在果蝇S2细胞可以抑制CycA泛素化的形成。由于Bam并没有去泛素化酶的活性，于是我们在41个去泛素化酶候选基因中发现，ovarian tumor（otu）被敲低后，会引起CycA的泛素化水平升高，并且能够回复Bam对CycA泛素化的抑制作用。通过进一步的实验，我们观察到Bam可以促进Otu与CycA之间的相互作用，并且在生殖干细胞中，Bam与Otu共同调控着生殖干细胞的分化。这些结果不仅展示了Bam生化功能的研究进展，还进一步证明了对细胞周期蛋白泛素化与去泛素化的精确调控对于果蝇生殖干细胞的分化是至关重要的。 果蝇生殖干细胞的外源因子是指在生殖干细胞周围的体细胞中表达的，能够影响生殖干细胞自我更新与分化的蛋白。生殖干细胞周围的帽细胞(CpC)、尾丝(TF)以及护卫细胞(EC)组成的生殖干细胞微环境(niche)对果蝇生殖干细胞的维持与分化也有着不可或缺的作用。帽细胞分泌的Dpp信号，调控着果蝇生殖干细胞中bam基因的表达，而护卫细胞如何调控生殖干细胞的命运尚未明确。在我们之前的研究中发现，当Hippo信号通路的转录因子yorkie（yki）在生殖干细胞周围的护卫细胞中被敲低之后，会造成生殖细胞分化的停滞。而敲低Hedgehog信号通路的各个组分也有类似的表型产生，并且在护卫细胞中敲低Hedgehog信号通路的转录因子cubitus interruptus(ci)的表型可以被过表达Yki所挽救，说明两个信号通路之间存在着一定的交汇作用，但是两个信号通路之间存在着怎样的相互关系还需要进一步研究。 我们在本实验中发现Yki促进生殖细胞的分化通过抑制Scalloped介导的默认抑制复合体的活性来实现，并且证明了Vestigial可以通过这个复合体抑制Yki的活性。我们还发现当Hedgehog信号通路以及Ci在护卫细胞中的活性较低时，Hippo信号通路的核心激酶复合物的活性显著提高，说明Ci在护卫细胞中可以抑制Hippo与Warts的活性。我们进一步在体外培养的S2细胞中发现，Ci可以抑制核心激酶复合物的组装，并且抑制Yki的磷酸化，提高了Yki蛋白入核的能力。我们的研究结果不仅揭示了Hippo与Hedgehog信号通路相互交汇的机制，也使我们对干细胞微环境调控干细胞分化的机制有了进一步了解。