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Stem Cell Reports:同济大学康九红和李平研究组揭示胚胎干细胞神经分化过程中细胞命运决定的分子机制

摘要 : 2017年7月27日,国际著名学术杂志《Cell》子刊《Stem Cell Reports》杂志在线发表了同济大学生命科学与技术学院康九红课题组和李平教授研究组合作的题为“Mir-29b Mediates the Neural Tube versus Neural Crest Fate Decision during Embryonic Stem Cell Neural Differentiation”的研究论文。

2017年7月27日,国际著名学术杂志《Cell》子刊《Stem Cell Reports》杂志在线发表了同济大学生命科学与技术学院康九红课题组和李平教授研究组合作的题为“Mir-29b Mediates the Neural Tube versus Neural Crest Fate Decision during Embryonic Stem Cell Neural Differentiation”的研究论文。助理教授奚佳捷博士和博士研究生武玉康为本文的第一作者,康九红教授和李平教授为本文的通讯作者。

神经系统在结构和功能上都是一个高度复杂的系统,其起源于原肠胚时期由外胚层形成的神经板。在神经发生阶段,两侧神经板隆起,相互接近并逐渐融合,形成神经管,而在神经管形成过程中,位于神经板的两侧缘的一群神经上皮细胞从神经管背壁分离出来,形成与神经管及覆盖它的表皮细胞都有明显区别的纵向长条细胞带,即神经嵴。在发育过程中,最初的神经外胚层细胞分化成为性质相异的神经管与神经嵴,研究在这一发育过程中,神经外胚层细胞向神经管-神经嵴分化命运决定的调控机制,不仅有助于阐明这一神经发育中的基础性问题,也为今后神经嵴发育缺陷相关疾病的研究与治疗提供了研究基础。

在本项研究中,研究人员将胚胎干细胞高效地定向分化为神经管上皮细胞和神经嵴细胞,并发现相比较于分化起始点,miR-29b在神经管上皮细胞中上调表达,在神经嵴细胞中下调表达。继而发现在胚胎干细胞向神经管上皮细胞分化过程中需要miR-29b的表达,外源过表达miR-29b会促进神经管上皮细胞的分化,并抑制神经嵴细胞的分化。机制研究显示,miR-29b受神经分化过程中重要转录因子Pou3f1调控,并且靶向Dnmt3a而发挥其调控神经分化的作用。

原文链接:

Mir-29b Mediates the Neural Tube versus Neural Crest Fate Decision during Embryonic Stem Cell Neural Differentiation

原文摘要:

During gastrulation, the neuroectoderm cells form the neural tube and neural crest. The nervous system contains significantly more microRNAs than other tissues, but the role of microRNAs in controlling the differentiation of neuroectodermal cells into neural tube epithelial (NTE) cells and neural crest cells (NCCs) remains unknown. Using embryonic stem cell (ESC) neural differentiation systems, we found that miR-29b was upregulated in NTE cells and downregulated in NCCs. MiR-29b promoted the differentiation of ESCs into NTE cells and inhibited their differentiation into NCCs. Accordingly, the inhibition of miR-29b significantly inhibited the differentiation of NTE cells. A mechanistic study revealed that miR-29b targets DNA methyltransferase 3a (Dnmt3a) to regulate neural differentiation. Moreover, miR-29b mediated the function of Pou3f1, a critical neural transcription factor. Therefore, our study showed that the Pou3f1-miR-29b-Dnmt3a regulatory axis was active at the initial stage of neural differentiation and regulated the determination of cell fate.

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