Windpipe(Wdp)蛋白在维持果蝇中肠稳态中的调控作用和分子机制

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果蝇的中肠和哺乳动物的小肠在结构和功能上存在一定程度的相似性,是研究中肠干细胞增殖和分化的良好模型。由于饮食或外界环境压力,肠道上皮细胞经常受到损伤,而果蝇中肠干细胞通过不断增殖和分化来补充受损的肠道上皮,进而保证肠道系统的完整性。之前的研究表明,多种不同的信号通路参与调控中肠稳态,如Notch,JAK/STAT, Egfr, Wnt,Hippo和JNK等。其中JAK/STAT信号对促进中肠干细胞增殖,调控肠道上皮细胞的分化发挥着重要作用,尤其是对损伤条件下肠道组织的再生过程至关重要。但是,果蝇肠道发育中JAK/STAT信号的强度是如何被精确调控的还有待进一步研究。  为进一步研究JAK/STAT信号在果蝇肠道中的作用机制,我们用STAT92E抗体在JAK/STAT信号高度激活的肠道组织中进行了ChIP-Seq实验,筛选到一系列JAK/STAT信号的潜在靶基因。在系列候选靶基因中,着重研究了Windpipe(Wdp)蛋白的生物学功能。Wdp是包含leucine-rich repeat(LRR)结构域的一次跨膜蛋白,其生物学功能尚未被报道。通过系列实验,我们发现Wdp的表达受JAK/STAT信号正向调控,并且找到了wdp基因区域STAT92E的结合位点,确认wdp是JAK/STAT通路的靶基因。为研究Wdp的功能,我们制备了Wdp的功能缺失突变体,发现无论在生理状态下,还是在Dextran sodium sulfate(DSS)诱导的肠道损伤模型中,突变体果蝇中肠稳态都遭到破坏,前体细胞的数量明显变多。同时,突变体中肠干细胞的增殖活性也明显增强,干细胞的分化却没有受到抑制。进一步的研究表明,Wdp通过负调控JAK/STAT信号控制果蝇中肠稳态。同时,Wdp对成虫盘和S2细胞中的JAK/STAT信号也起到明显的抑制作用。进一步的机制研究表明,Wdp通过促进受体Domeless(Dome)的内吞和溶酶体降解过程,降低JAK/STAT信号的活性。综上所述, Wdp通过负反馈的方式调节JAK/STAT信号的强度,防止JAK/STAT信号的持续性激活,从而维持果蝇中肠稳态。  Wdp参与维持生理状态下的肠道稳态,还对组织损伤后肠道稳态的恢复也起到关键的作用。这项工作不仅对研究信号转导和组织稳态维持提出了新的思路,还对人体JAK/STAT信号相关疾病的诊断疗法起到重要的借鉴意义。
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