BMP信号在Lgr5+小肠干细胞命运决定中的作用及其机制

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AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    31330049
  • 项目类别:
    重点项目
  • 资助金额:
    317.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    C1204.组织器官发育及体外构建
  • 结题年份:
    2018
  • 批准年份:
    2013
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2014-01-01 至2018-12-31

项目摘要

Adult stem cells can undergo self-renewing and retain pluripotency to differentiate to certain cell types in the adult tissue and organ. Their regenerative ability plays an essential role in maintaining homeostasis and repairing tissue damage. The balance between the self-renewal and differentiation of intestinal stem cells, which locate at the bottom of the intestinal crypts, isare critical for the intestinal epithelium homeostasis. Lgr5 was recently identified as the first definitive intestinal stem cell marker. Although genetic studies have revealed the important function of BMP signaling in maintenance of intestine stem cells in the crypt niche, how BMP signaling controls the fate of Lgr5+ in testinal stem cells is unclear. By analysis of the intestine of the mice in which BMPR1a was conditionally inactivated in the Lgr5+ intestinal stem cells, our preliminary data showed suggested that BMP signaling could suppress the stemness of Lgr5+ intestinal stem cells. In this proposal, we plan to use the RNA sequencing approach to identify novel BMP targets and further investigate how these target genes may affects the self-renewal and differentiation of Lgr5+ intestinal stem cells. As Wnt signaling plays an essential role in Lgr5+ intestinal stem cells, we will also study the crosstalk between BMP and Wnt signaling in the Lgr5+ intestinal stem cells. We anticipate that our research will provide new insights into the fate determination of Lgr5+ intestinal stem cells and lay a foundation for its potential applications in the regenerative medicine.
人体组织和器官内具有自我更新、多向分化潜能的成体干细胞是维持组织稳态、修复组织创伤的关键。位于小肠腺窝中的小肠成体干细胞对维持小肠上皮组织稳态有重要意义。虽然研究报道了BMP信号对小肠陷窝微环境的影响,但由于小肠干细胞的标记物Lgr5刚被发现,BMP信号如何通过调控Lgr5+小肠干细胞中靶基因表达影响其命运决定,进而调节小肠上皮组织稳态尚不清楚。在前期工作中,我们分析了BMP受体BMPR1a基因在Lgr5+成体干细胞中特异性敲除小鼠的小肠表型,发现Lgr5+小肠干细胞中的BMP信号可以抑制其干性。在本项目中,我们计划结合表达谱测序手段寻找BMP的靶基因,进而研究其影响Lgr5+小肠干细胞自我更新和分化的分子机制。另外还将在Lgr5+小肠干细胞中探讨BMP和Wnt信号通路在基因表达层面的crosstalk。预期将为全面了解Lgr5+小肠干细胞的命运决定方式,进而为再生医学领域提供重要基础。

结项摘要

肠道是人体消化系统中重要的组织器官,其发挥着食物消化、营养吸收、废物排泄、抵御外来微生物和病原体等重要功能。与这些功能相应,肠道上皮是成体哺乳动物中更新速度最快的。其快速更新是由位于肠底部隐窝处的Lgr5+干细胞所驱动的。虽然已有多篇文章报道,Wnt信号通路、BMP信号通路、Notch信号通路和EGF信号通路等在小肠干细胞的命运决定中发挥重要作用。然而BMP信号是如何调控小肠干细胞的命运决定尚不清晰。. 本项目发现肠上皮的BMP信号在限制Lgr5+肠干细胞过度增殖中发挥着重要作用,且不依赖于Wnt/β-catenin信号通路。机制上,Smad4通过招募HDAC1直接对肠干细胞的干性基因进行抑制从而抑制了肠干细胞的干性。同时,系统研究阐释了在Lgr5+干细胞命运决定中至关重要的Myh9-Rac1-PAK1-Akt通路;揭示了TNKSs通过抑制细胞凋亡调控肠上皮细胞稳态,在哺乳动物个体水平上证明了其上调Wnt信号通路的作用机制。通过小分子及小鼠模型论证了抑制BMP信号和激活Wnt信号在小肠类器官培养中的重要作用,并由此构建了无生长因子2ki小分子培养体系。. 本项目的各项研究可帮助进一步阐述BMP信号在Lgr5+肠干细胞命运决定中的重要作用,深入了解BMP信号和Wnt信号等微环境对肠上皮细胞的影响,并为未来结直肠癌的治疗提供潜在靶点。构建的2ki培养体系可以极大降低体外培养成本,有助于精准医疗的推进。

项目成果

期刊论文数量(19)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
TGF-β Signaling from Receptors to Smads.
从受体到 Smads 的 TGF-β 信号传导
  • DOI:
    10.1101/cshperspect.a022061
  • 发表时间:
    2016-09-01
  • 期刊:
    Cold Spring Harbor perspectives in biology
  • 影响因子:
    7.2
  • 作者:
    Hata A;Chen YG
  • 通讯作者:
    Chen YG
Dynamic Sialylation in Transforming Growth Factor-β-Induced Epithelial to Mesenchymal Transition
转化生长因子β诱导的上皮间质转化中的动态唾液酸化
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    Journal of Biological Chemistry
  • 影响因子:
    4.8
  • 作者:
    Du J;Hong S;Dong L;Cheng B;Lin L;Zhao B;Chen YG;Chen X
  • 通讯作者:
    Chen X
The non-muscle-myosin-II heavy chain Myh9 mediates colitis-induced epithelium injury by restricting Lgr5+stem cells
非肌肉肌球蛋白-II 重链 Myh9 通过限制 Lgr5 干细胞介导结肠炎诱导的上皮损伤
  • DOI:
    10.1038/ncomms8166
  • 发表时间:
    2015-05-01
  • 期刊:
    NATURE COMMUNICATIONS
  • 影响因子:
    16.6
  • 作者:
    Zhao, Bing;Qi, Zhen;Chen, Ye-Guang
  • 通讯作者:
    Chen, Ye-Guang
Regulation of TGF-β Signal Transduction.
TGF-β 信号传导的调节
  • DOI:
    10.1155/2014/874065
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    Scientifica
  • 影响因子:
    3.2
  • 作者:
    Zhao B;Chen YG
  • 通讯作者:
    Chen YG
Activin/Smad2-induced Histone H3 Lys-27 Trimethylation (H3K27me3) Reduction Is Crucial to Initiate Mesendoderm Differentiation of Human Embryonic Stem Cells
Activin/Smad2 诱导的 H3K27me3 减少对于启动人胚胎干细胞的中内胚层分化至关重要
  • DOI:
    10.1074/jbc.m116.766949
  • 发表时间:
    2017-01-27
  • 期刊:
    JOURNAL OF BIOLOGICAL CHEMISTRY
  • 影响因子:
    4.8
  • 作者:
    Wang, Lu;Xu, Xuanhao;Chen, Ye-Guang
  • 通讯作者:
    Chen, Ye-Guang

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其他文献

The pseudoreceptor BMP and activin membrane-bound inhibitor positively modulates Wnt/-catenin signaling.
假受体 BMP 和激活素膜结合抑制剂正向调节 Wnt/
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    Journal of Biological Chemistry
  • 影响因子:
    4.8
  • 作者:
    Wu W;Gao C;宁元亨;Lin Z;陈晔光;He X
  • 通讯作者:
    He X
类器官: 新冠病毒研究新模型
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    中国科学: 生命科学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    王婷;范时盼;陈晔光
  • 通讯作者:
    陈晔光
Human BAMBI cooperates with Smad7 to inhibit Transforming Growth Factor TGF- Signaling.
人类BAMBI与Smad7配合抑制转化生长因子TGF-
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    Journal of Biological Chemistry
  • 影响因子:
    4.8
  • 作者:
    Yan X;Zhao X;陈晔光;宁元亨;Chen F;Chen H;Lin Z
  • 通讯作者:
    Lin Z

其他文献

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陈晔光的其他基金

细胞器互作网络及其功能研究
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细胞器互作网络及其功能研究
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  • 项目类别:
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细胞器互作网络及其功能研究
  • 批准号:
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相似国自然基金

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AI项目解读示例

课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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