上海生科院干细胞成果刊登国际期刊

　　

生物通报道：5月20日，国际著名遗传学期刊《PLOS Genetics》在线发表了中科院上海生命科学研究院领衔完成的研究成果，题为“Essential Roles of Cyclin Y-Like 1 and Cyclin Y in Dividing Wnt-Responsive Mammary Stem/Progenitor Cells”。中科院上海生命科学研究院生物化学和细胞生物学研究所的朱学良和曾艺是本文共同通讯作者。该研究小组曾经鉴别出了一群新型乳腺干细胞(MaSCs)，相关阅读：上海生科院发现乳腺干细胞的细胞表面标记基因；中国学者Nature文章：乳腺中发现多能干细胞；“奇异”干细胞有望攻克乳腺癌。

干细胞自我更新与细胞周期进程紧密相关。特别是，活跃的干细胞可迅速分裂，并与细胞命运选择相协调。随着时间推移或如果受伤，活跃的干细胞可以通过静止的干细胞而得以补充。不同于其他体细胞增殖，自我更新过程需要确保干性（stemness）维持。在分裂过程中监管干性维持的分子机制，仍然还了解甚少。

在许多组织中，Wnt/β-catenin信号在成人干细胞自我更新中起着重要的作用。Wnt/β-catenin信号在干细胞中的水平，是经过仔细调控的，而该信号的不同激活程度，可导致干细胞不同的命运决定。Wnt信号的启动，取决于Wnt配体与LRP5/6受体的结合。随后，抑制APC /Axin/ GSK3复合物可导致β-catenin积累，并移动到细胞核，在那里它结合Tcf / Lef家族成员，从而激活靶基因的表达。对Wnt信号的化学计量监管的关键步骤发生在细胞膜，在那里Lrp6受体激活在达到其完全能力之前，发生在几个连续步骤中。科学家普遍认为，Lrp6在PPPSP上被GSK3磷酸化，在CK1位点上被CK1γ磷酸化。

最近，有研究在Wnt配体刺激之前确定了一个额外的Lrp6磷酸化事件。在有丝分裂过程中，定位在质膜的细胞周期蛋白Y(Ccny)可招募细胞周期蛋白依赖性激酶14(Cdk14)，用于PPPSP基序上的Lrp6磷酸化，这使得Lrp6对即将到来的Wnt信号变得敏感。“通过Ccny / Cdk14的Lrp6磷酸化”这一发现揭示了一种细胞周期依赖性的Wnt信号激活机制，并对化学计量的Wnt信号激活添加一个新水平的复杂性。虽然，通过Ccny增强Wnt受体Lrp6的能力，对于非洲爪蟾蜍的发育非常重要，但是，在哺乳动物和干细胞生物学中，一种相似的Ccny / Lrp6监管事件是否具有生理学意义，还是未知的。

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乳腺是一种双层的上皮器官，由一个内层上皮细胞和外层基底细胞组成。乳腺干细胞/祖细胞是存在于基底层中的Wnt敏感性细胞。乳腺主要在出生后阶段发育。在青春期开始时，在大约3周龄的小鼠中，基本的导管分支开始迅速扩张。分支的导管形态发生继续发生在整个乳腺脂肪垫中，并在大约7周完成。在青春期，在导管的生长锥上是高度增殖的终端芽（TEBs），据认为它们具有活跃的乳腺干细胞（或瞬态扩增细胞），积极地循环以供应生长突增。这个概念得到了一项谱系追踪研究的进一步支持，在这项研究中，标记的TEB细胞进行了大规模克隆扩张，从而在发育中产生了充足的子代细胞。

在这项研究中，研究人员探讨了特殊有丝分裂因子Ccny和Ccnyl1在调节分裂组织干细胞中的功能。乳腺的发育大多发生在出生后青春期阶段。在那时，强劲分裂的干细胞/祖细胞驻留在乳腺上皮的前沿部位，从而将乳腺确定为一个很好的模型，用于研究细胞周期和组织干细胞之间的相互作用。研究人员在这项研究中发现，在分裂的乳腺干细胞/祖细胞中，Ccny和Ccnyl1可增强有丝分裂中的Wnt信号活动。在这个时间窗中的信号增强，对于分裂过程中干/祖细胞属性的维持来说，是至关重要的。去除Ccnys可导致它们的竞争力和发育潜力降低。

（生物通：王英）

注：朱学良，1985年毕业于中国科技大学生物系，1988年在该校获硕士学位。1990年赴美，以联合培养方式先后在加州大学圣地亚哥分校病理系及德州大学圣安东尼奥健康科学中心生物技术研究所进行四年博士论文工作，从事肿瘤抑制蛋白Rb功能的研究。1995年在中科院上海细胞所获博士学位，同年成为上海生命科学研究中心的博士后并任课题组长。1997年被聘为研究组长，副研究员，1999年晋升研究员，博士生导师。同年转入中科院上海生命科学研究院生化与细胞所。2001年3月至8月在加州大学伯克利分校进行访问研究。2001年获国家杰出青年基金支持。

曾艺，2005年毕业于Simon Fraser大学，获分子及细胞生物学博士学位。2005年至2010年在美国Stanford大学Howard Hughes医学院从事博士后研究。2010年4月起任中国科学院上海生命科学研究院生物化学与细胞生物学研究所研究员、课题组组长，入选“****”。

生物通推荐原文摘要：
Essential Roles of Cyclin Y-Like 1 and Cyclin Y in Dividing Wnt-Responsive Mammary Stem/Progenitor Cells
Abstract: Cyclin Y family can enhance Wnt/β-catenin signaling in mitosis. Their physiological roles in mammalian development are yet unknown. Here we show that Cyclin Y-like 1 (Ccnyl1) and Cyclin Y (Ccny) have overlapping function and are crucial for mouse embryonic development and mammary stem/progenitor cell functions. Double knockout of Ccnys results in embryonic lethality at E16.5. In pubertal development, mammary terminal end buds robustly express Ccnyl1. Depletion of Ccnys leads to reduction of Lrp6 phosphorylation, hampering β-catenin activities and abolishing mammary stem/progenitor cell expansion in vitro. In lineage tracing experiments, Ccnys-deficient mammary cells lose their competitiveness and cease to contribute to mammary development. In transplantation assays, Ccnys-deficient mammary cells fail to reconstitute, whereas constitutively active β-catenin restores their regeneration abilities. Together, our results demonstrate the physiological significance of Ccnys-mediated mitotic Wnt signaling in embryonic development and mammary stem/progenitor cells, and reveal insights in the molecular mechanisms orchestrating cell cycle progression and maintenance of stem cell properties.