小鼠胚胎干细胞自我更新的机制.pdf
收稿日期 ! “#$ %#-5$*7 63?:8 9:28 95 小鼠胚胎干细胞自我更新的机制 林艳丽，陈红星，邓继先! （军事医学科学院生物工程研究所， 北京! #)） 摘要 ! 小鼠胚胎干细胞 （-2A6:549 BC-2 9-B，1D 细胞） 来源于早期胚胎囊胚期的内细胞团 （455-A 9- 23BB， EFG） ， 它具有向小鼠胚胎 ( 个胚层细胞分化的能力， 它的另一个特点就是维持未分化的状态即自我更新的能力。 小鼠 1D 细胞自我更新依赖于白血病抑制因子 （.-HI-243 45?44C:A6 J39C:A，KEL） 、 血清或骨形成蛋白 （:5- 2:AM?:CA45B49 B4?） 上， 它是早 期胚胎中抑制神经形成的因子。起初， 并不认为 ? 是这 种关键因子， 因为 ? 会使细胞分化为非神经类细胞， 如中 胚层和造血细胞等， 但是研究人员的研究证实， 无血清的培 养基中 ? 和 !“# 可以延长自我更新的状态， ? 可能通 过骨形成蛋白受体 ( 和受体激活 *?,4A 起作用。该受体在 6* 细胞培养物中高水平表达， 而在 6* 细胞分化时呈下调表 达 B。? 维持自我更新的作用是依赖于 !“# 的存在。当 缺少 !“# 时， ? 是中胚层分化的强诱导剂， 也是向神经细 胞分化的抑制子。在 ? 和 04#= 表达的小鼠胚胎干细胞 中， 下游信号蛋白 *.? 通路就如 !“# 通路一样在自我更新方面有刺激和 抑制效应， 这些通路之间的平衡使细胞远离分化状态。因 此， 通过 *+,+-I !“# 信号通路刺激自我更新， 通过 “C 实现 ? 通路， 激活 6)J 和 /-K 共同抑制细胞的自我更新。过量 表达 ?， 即使存在 !“#， 也会引起细胞分化为非神经元的 细胞， 进一步说明了 *.） ， 对于其在干细胞中特异 性表达起重要作用。该增强子和 8? （% 是叉头 （MCGN%O#7） 转录因子家族的一员， 它 表达于囊胚以及植入后胚泡的外胚层中。虽然 4CK0; 和 )*+, 的相互作用已经阐明， 但是 4CK0; 维持 !J 细胞自我更 新的直接证据还没有发现。4CK0; 突变的胚胎只能存活到 6P ( 7， 这时在胚胎的分区上已经有明显的缺陷 Q。因此， 4CK0; 的作用是在 3R? 形成之后维持 3R? 的多能性。 JCK 家族来源于与哺乳动物睾丸决定因子 JGF 相关的一 组基因。JCK 蛋白是通过高度保守的高迁移率蛋白 （8?） 结构域鉴定出来的， 该结构域含有 :S 个氨基酸并参与 012 的识别和结合。JCK 家族转录因子在细胞分化、 发育和性别 决定方面起到重要作用。JCK- 作为 )*+, 的重要靶基因之一 起重要作用。在 44, 增强子的研究中发现， JCK- 和 )*+, 结 合到邻近增强子的位点， 二者协同作用启动转录。JCK- 突变 的胚胎在 ;P ( 7 出现异常， 在第 6 天 JCK-5L 5胚胎中植入的位 点缺少表达 )*+, 的细胞 S。与 )*+, 相比较， JCK-5L 5内细胞 团不能形成外胚层应有的各种成分， 但是可以形成滋养层以 及初级的内胚层细胞。缺少母源 JCK- 蛋白的 JCK-5L 5胚胎是 否会产生无 )*+, 的表型， 从 !J 细胞中通过条件缺失或利用 $L, 联合作用于含有八聚体基序和 JCK 结合位点的 012。凝胶 迁移实验 （AOE BCD 等， 但是， 它们并不能单独起作 用。据 R%#BDOG$ 等 -和 ? 以及 )*+, 的表达 相结合， 但是， ? 激活的依赖 性。此外， R%#BDOG$ 等证明过表达 U#UCA 的 !J 细胞的分化 潜能会降低， 但是去除 U#UCA 的过表达会使细胞转向亲代的 干细胞。 因此， U#UCA、 )*+,、 J+#+; 在维持小鼠 !J 细胞自我更新中 起到重要作用， 它们三者的关系 -;如下所述。 !P *P .#U#UCA 与 J=2=;X大量的研究表明， U#UCA 不能激 活 J=2=;， J=2=; 也不能引起 U#UCA 的表达。通过 V34 受体 激活 J=2=; 增强 U#UCA 过表达细胞的增殖， 使细胞的形态变 为高度的黏附而不是均匀分布的单层， 表明这种通路是后来 出现的， 而与以前不一样。在一般的 !J 细胞和 U#UCA 过表 达的细胞中， J=2=; 的磷酸化水平与动力学没有区别。表达 突变的 AI;T 受体， 也就是用 .%O 代替关键的, 个 =FG 残基， 也可以与 J=2=; 结合， 而且不影响 U#UCA 的活性。此外， 用 .%O 代替阴性的调节残基 =FGQ 的突变的 AI;T 受体是极 度活跃的， 与目的基因 J)RJ 的诱导有关， 但不会影响 U#UCA 的表达水平。最后， Y#UH$ 激酶的抑制子， 会引发细胞因子受 体的信号， 不能影响 U#UCA 促进 !J 细胞增殖和自我更新的 能力。因此， U#UCA 和 J=2=; 也许有共同的目的基因， 但是 它们的作用是平行的。 !P*P !# U#UCA 与 )*+,)*+, 缺失的细胞表达 U#UCA， 而过表 达 U#UCA 不能逆转缺失 )*+, 的细胞分化。)*+, 对于两次胚 胎的命运决定是十分重要的， 第 次是在桑椹胚阶段 （形成 T:,军事医学科学院院刊X -TT6 年 T 月 第 ;T 卷 第 ( 期X 多能的内细胞团及滋养层） ， 第 ! 次发生在入植前阶段 （形 成多能的外胚层和原始的内胚层） ， 而 “#“$% 则是第 ! 次命 运决定的关键因子。54“4?# ! 74 (8$“7494“74“( 78=454“43 8“ (:4 5#(43 $= 4A5B$“8 3(4 454“4?# 4“%， !FFP， L) （H） ： HFH KH-G1 H . Y，/;334478#(47 #8“(4“#“4 $= 4A5B$“8 3(4 454“4?# 8“% 8“ 4A5B$“8 3(4 4 (4“B 8“ :;#“ #“7 $;34 4A5B$“8 3(4 4 (8$“ $= “( 38%“#P3948=8 8“:8A8 ($5 C 1 M#( 047， !FF)， -F （-） ： HH KIP1 -F .+:8A#$($ +，8“45 C，8 8“$# 4 38$“ 8“ :;#“ 4A5B$“8 3(4 4 (;54 C 1 E#7:458“ 4, 954338$“ #“7 A4(#(4“8“b S= (5#“3589(8$“# %58“ Pb) 74=8“43 78=454“(8#(8$“，7478=454“(8#(8$“ $5 3454“4?#)#“7O$,DP8“(45#($54%;3948=8 95$(45 4,954338$“ C 1 5$ M#(!8“7;47 (5#“3#(86#(8$“ $= (:4 (#; 8“(45=45$“ 95$(45 AB P 7494“73 $“ 95$(48“95$(48“ 8“(45#(8$“3 =#8 5#“%44“( $= =#($5 A8“78“% 38(43 C 1 0$ %43 8“ 4#5 954338$“ C 1 0$ 24 E8$， !FFH， !H （I） ： !)GH K!)LH1 （本文编辑. 孙承媛） -G). 军事医学科学院院刊. !FFI 年 -F 月 第 PF 卷 第 H 期
