PAK1调控人类精原干细胞自我更新与凋亡的作用及分子机制研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    31872845
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    60.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    C1206.生殖细胞及性别决定
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2018
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2019-01-01 至2022-12-31

项目摘要

Spermatogonial stem cells (SSCs) have significant applications in reproductive medicine and regenerative medicine. However, very little is known about genes in mediating the fate determinations of human SSCs, due to the limited source of human primary SSCs and difficulty in obtaining human testis tissues. In our preliminary studies, we revealed that PAK1 level was up-regulated by EGF but not by GDNF or FGF2. PAK1 knockdown led to the decrease in the proliferation and DNA synthesis of human SSC line in vitro and in vivo, whereas it enhanced cell apoptosis. RNA sequencing as well as cellular and molecular assays identified that PDK1, ZNF367, KDR, and miR-31-5p were targets of PAK1 in human SSC line. The levels of phos-ERK1/2 and phos-AKT were decreased by PAK1 siRNAs. Therefore, it is essential for us to complete the following important Aims: i) to uncover the function of PAK1 in regulating the self-renewal and apoptosis of human SSCs; ii)to seek the factors that mediate PAK1 in human SSCs as well as the signaling pathways and cell cycle proteins of PAK1 in regulating human SSCs; and iii) to identify the targets of PAK1 in controlling human SSCs and to explore the roles and interactions of these targets and PAK1 in human SSCs with the objective to draw the regulation network of PAK1 in controlling human SSCs. This grant is of particular significance, because it could provide novel gene regulation and network underlying the fate decisions of human spermatogonial stem cells, and it would offer important scientific basis for the application of human spermatogonial stem cells in reproductive medicine and regenerative medicine.
精原干细胞在生殖医学和再生医学中有重要的应用前景。然而,基因对人类精原干细胞的作用及调控机理尚不清楚。我们前期研究发现,EGF增高人精原干细胞系PAK1表达水平;PAK1敲低减少人精原干细胞系增殖和DNA合成,增加其凋亡;PAK1调控人精原干细胞系的PDK1、KDR、ZNF367、miR-31-5p以及ERK1/2和AKT信号通路。因此,本项目拟开展如下研究内容:1)揭示PAK1调控人精原干细胞自我更新与凋亡的功能;2) 发现调控人精原干细胞PAK1的因子,确定PAK1调控人精原干细胞的信号通路和细胞周期蛋白; 3) 明确PAK1调控人精原干细胞的下游靶基因和miRNA,探讨PAK1与这些靶基因和miRNA相互作用及其功能,绘制PAK1调控人精原干细胞的网络图。本项目将为解析人类精原干细胞命运决定的机制提供新的遗传调控机理,对人类精原干细胞在生殖医学与再生医学的应用有重要意义。

结项摘要

精原干细胞在生殖医学和再生医学中有重要的应用前景。然而,基因对人精原干细胞的作用及调控机理尚不清楚。因此,本项目开展以下研究内容:1)PAK1调控PDK1/KDR/ZNF367和ERK1/2 及AKT信号通路促进人精原干细胞的增殖并抑制其凋亡。EGF可增加人精原干细胞中PAK1的表达水平。PAK1敲低后抑制人类精原干细胞DNA合成和增殖,促进其凋亡。人精原干细胞系异种移植实验显示,PAK1可以促进精原干细胞系在小鼠睾丸内的增殖,抑制其凋亡。RNA-seq表明,PAK1敲低后,与细胞增殖密切相关的PDK1、ZNF367和KDR的表达水平显著降低。免疫共沉淀(Co-IP)表明,PAK1可以与PDK1相互作用;ZNF367敲低后,PDK1和KDR mRNA表达水平发生降低。PDK1-、KDR -和ZNF367-siRNAs转染后,人精原干细胞增殖受到抑制,细胞凋亡发生率增加;PAK1敲低后,phos-ERK1/2、phos-AKT和cyclin A的蛋白水平降低。与梗阻性无精子症人群相比,PAK1的mRNA和蛋白表达水平在非梗阻性无精子症人群中表达降低。2)MiRNA-31-5p通过靶向JAZF1参与PAK1引起的人精原干细胞的增殖、DNA合成和凋亡。芯片检测及Real-time PCR论证,PAK1敲低后,人精原干细胞 miR-31-5p显著升高。PAK1敲低后,miR-31-5p表达显著升高。miR-31-5p上调抑制人精原干细胞增殖和DNA合成。miR-31-5p增强人精原干细胞凋亡。JAZF1是miR-31-5p的靶标,JAZF1沉默降低精原干细胞的增殖、增强其凋亡率;miR-31-5p高表达可减少细胞周期蛋白Cyclin A2。3)通过RNA测序与分子生物学实验发现,PAK1下游基因RNF144B、OIP5、YAP1调控人类精原干细胞中的命运机制。4)过表达DAZL家族三个基因诱导人类支持细胞重编程成为具有自我更新与分化潜能的精原干细胞。5)miR-1908-3和miR-122-5p 调控人精原干细胞自我更新与凋亡的功能及其靶基因。本项目将为解析人类精原干细胞命运决定的机制提供新的遗传调控机理,为治疗男性不育症提供新的靶点。

项目成果

期刊论文数量(14)
专著数量(0)
科研奖励数量(2)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
miRNA-31-5p Mediates the Proliferation and Apoptosis of Human Spermatogonial Stem Cells via Targeting JAZF1 and Cyclin A2
MiRNA-31-5p 通过靶向 JAZF1 和 Cyclin A2 介导人精原干细胞的增殖和凋亡
  • DOI:
    10.1016/j.omtn.2018.11.004
  • 发表时间:
    2019-03-01
  • 期刊:
    MOLECULAR THERAPY-NUCLEIC ACIDS
  • 影响因子:
    8.8
  • 作者:
    Fu, Hongyong;Zhou, Fan;He, Zuping
  • 通讯作者:
    He, Zuping
Characterization, isolation, and culture of spermatogonial stem cells in Macaca fascicularis.
食蟹猴精原干细胞的表征、分离和培养
  • DOI:
    10.4103/aja.aja_95_20
  • 发表时间:
    2021-05
  • 期刊:
    Asian journal of andrology
  • 影响因子:
    2.9
  • 作者:
    Mao GP;Niu MH;Cui YH;Tang RL;Chen W;Liu B;He Z
  • 通讯作者:
    He Z
Regulation of long non-coding RNAs and circular RNAs in spermatogonial stem cells.
精原干细胞中长链非编码 RNA 和环状 RNA 的调控。
  • DOI:
    10.1530/rep-18-0517
  • 发表时间:
    2019-07
  • 期刊:
    Reproduction
  • 影响因子:
    3.8
  • 作者:
    Fan Zhou;Wei Chen;Yiqun Jiang;Zuping He
  • 通讯作者:
    Zuping He
The roles and mechanisms of Leydig cells and myoid cells in regulating spermatogenesis
间质细胞和肌样细胞在调节精子发生中的作用和机制
  • DOI:
    10.1007/s00018-019-03101-9
  • 发表时间:
    2019-07-01
  • 期刊:
    CELLULAR AND MOLECULAR LIFE SCIENCES
  • 影响因子:
    8
  • 作者:
    Zhou, Rui;Wu, Jingrouzi;He, Zuping
  • 通讯作者:
    He, Zuping
Direct reprogramming of human Sertoli cells into male germline stem cells with the self-renewal and differentiation potentials via overexpressing DAZL/DAZ2/BOULE genes.
通过过表达DAZL/DAZ2/BOULE基因将人支持细胞直接重编程为具有自我更新和分化潜能的雄性生殖干细胞
  • DOI:
    10.1016/j.stemcr.2021.09.011
  • 发表时间:
    2021-11-09
  • 期刊:
    Stem cell reports
  • 影响因子:
    5.9
  • 作者:
    Zhang W;Chen W;Cui Y;Wen L;Yuan Q;Zhou F;Qiu Q;Sun M;Li Z;He Z
  • 通讯作者:
    He Z

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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

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          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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