黄灿华教授 实验室

《Science》:分子伴侣介导自噬揭示了干细胞自我更新和分化新机制

干细胞具有自我更新和多能性,在一定条件下可以分化为体内任何种类的细胞。干细胞在器官再生和细胞替代治疗中具有广阔的应用前景。尽管近些年来科学家们在理解并指导干细胞分化领域研究上取得了一定成绩,但调控胚胎早期中胚层和中胚层衍生物的分子机制仍有很多问题尚不清楚,妨碍了将其分化的细胞安全有效地应用于临床研究。

近日,研究人员发现胚胎干细胞(embryonic stem cells,ESC)中分子伴侣介导的自噬(CMA)的自噬过程可能作为修复或再生受损细胞和器官的新型治疗靶点。他们利用代谢组学和遗传实验技术试图了解小鼠胚胎干细胞的多能性状态及其分化过程中发生的重大变化。研究人员发现,CMA活性保持在最低水平是由于两种对多能性至关重要的细胞因子Oct4和Sox2抑制了一个名为LAMP2A的基因。这种最小的CMA活性使得胚胎干细胞维持较高的α-酮戊二酸水平,α-酮戊二酸是一种对强化细胞多能性状态至关重要的代谢物。在分化时期,由于Oct4和Sox2的减少,胚胎干细胞开始上调CMA,增强的CMA活性会导致负责生产α-酮戊二酸的关键酶被降解,导致α-酮戊二酸水平的降低和其他细胞活动的增加,以促进分化。

自噬是大多数生物体生存和发挥功能所必需的一种细胞吞噬机制。当细胞发生自噬时,细胞内的物质被送到溶酶体,溶酶体是帮助分解这些物质的细胞器。在自噬方式中,CMA是哺乳动物所特有的。这项研究首次揭示了胚胎干细胞如何将CMA保持在低水平,以促进这种自我更新,同时提示了两种可能操纵胚胎干细胞自我更新和分化的新方法,为基于再生医学的疾病疗法开发提供了新的方向。


转自微信公众号金西盟干细胞

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