两篇Cell文章聚焦miRNA与干细胞分化

【字体: 时间:2011年07月07日 来源:生物通

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  近日来自美国纽约斯隆/凯德琳癌症纪念研究中心(Memorial Sloan-Kettering Cancer Center,简称MSKCC)和德州农工(A&M)大学(Texas A&M University)的两个研究小组在新研究中解析了miRNA在干细胞分化中的作用及相关机制。相关研究论文分别发表在近期的《Cell stem cell》和《Cell》杂志上。

  

生物通报道 miRNA是一类动植物细胞内自然产生的非编码小RNA,自从1993年在线虫中发现了首个miRNA以来,miRNA被发现参与调节了众多的细胞功能与发育过程。这一小分子连续几年被国际分子生物学顶级杂志评为“十大科技突破之一”,也成为遗传、发育、癌症、干细胞等多个领域中的研究新热点。时至今日,已有约1000个动物的miRNA被报道,且约30%的基因被预测为miRNA的靶基因,能够被miRNA所直接调控。

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近日来自美国纽约斯隆/凯德琳癌症纪念研究中心(Memorial Sloan-Kettering Cancer Center,简称MSKCC)和德州农工(A&M)大学(Texas A&M University)的两个研究小组在新研究中解析了miRNA在干细胞分化中的作用及相关机制。相关研究论文分别发表在近期的《Cell stem cell》和《Cell》杂志上。

在第一篇文章中,美国纽约斯隆/凯德琳癌症纪念研究中心的研究人员对13种人类胚胎干细胞(hESC)系和26种人类诱导多能干细胞(hiPSC)系进行了mRNA及miRNA表达谱系分析以筛查可预测干细胞向神经细胞分化的生物标记。分析结果表明过去用于区分小鼠胚胎干细胞及小鼠外胚层干细胞(EPI-SCs)的多个生物标记基因均与干细胞向神经细胞分化行为相关。此外,研究人员还发现一种叫做miR-371-3的miRNA的表达与人类干细胞向神经细胞分化潜能呈负相关。定量分析miR-371-3的表达可准确预测未分化多能干细胞的差异性神经性分化倾向。当研究人员将KLF4基因转导至这些细胞中提高miR-371-3表达时,KLF4转导细胞显示神经行为及多能标记物表达改变。在KLF4转导细胞中抑制miR-371-3表达则可恢复其神经性分化倾向。研究结果表明miR-371-3有可能在人类多能干细胞神经性分化行为过程中发挥了关键性的作用,并为预测及控制多能干细胞神经分化命运提供了一个有潜力的作用因子。

在另一篇文章中,研究人员发现一种小RNA分子能与一种模式植物拟南芥中参与分裂组织细胞发育的基因:AGO10相互作用,AGO10基因(也称为PINHEAD (PNH)或ZWILLE (ZLL))是拟南芥调控顶端分生组织的重要因子。研究人员发现AGO10能够特异的和miR165/166结合,最终促进了HD-ZIPⅢ(HD-ZIPⅢ是调控拟南芥顶端分生组织的重要转录因子)的表达。当miR166/165不与AGO10结合,或者AGO10基因缺失的时候,植物的分裂组织会被破坏。而当miR166/165与其它AGO蛋白结合时,植物则会停止相关基因的表达。这些研究成果说明miR166/165与其它基因结合会阻碍分裂细胞的正常发育,而与AGO10结合可以阻止该MiRNA与其它基因作用,并且研究人员发现AGO10与miR165/166的相互作用依赖于miR165/166的结构且与AGO10的催化活性无关。这阐述了干细胞形成果实、种子和叶子的一种分化机理,对于进一步分析miRNA对干细胞分化的影响具有重要意义。

上述结果表明miRNA有可能在动植物细胞的干细胞分化中发挥了极其关键性的作用,解析它们的作用机制将推动研究人员开发出预测或控制干细胞分化命运的新技术。

(生物通:何嫱)

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