MicroRNA-200a调节Grb2抵制小鼠胚胎干细胞的中内胚层分化

摘要

胚胎干细胞（embryonic stem cells，ESC）是来源于着床前囊胚期的内细胞团(innercell mass，ICM)并拥有多向分化潜能和自我更新特性的细胞。由于其拥有分化成成熟个体中各类组织细胞的能力，因此在生命发育机理研究、组织再生、器官重构、疾病机制研究、药物研发等医药领域展现了重要的研究价值和广泛的应用前景。
　　 胚胎干细胞早期发育为三个胚层:内胚层(Endoderm)、中胚层(Mesoderm)和外胚层(Ectoderm)，决定了形成不同类型的组织器官的倾向性。内胚层发育形成胃肠道、呼吸道等肠腔上皮和内分泌腺体的消化腺上皮;中胚层发育形成血液、淋巴、骨骼、肌肉和结缔组织;外胚层发育形成表皮和神经系统。在这发育的初始进程中，胚层形成的机制还不清楚，揭示其中的调控机理具有重要意义。
　　 miRNA在胚胎发育的命运决定中起到了不可忽视的作用，不过其在胚层决定机制中依旧有待阐释。miRNA是一类长度为20-25个核苷酸的微小非编码RNA，能够特异性的互补靶mRNA的3'末端非编码序列，降解靶mRNA或者阻遏靶mRNA的翻译。我们发现胚胎干细胞分化过程中miR-200a表达显著下降，小鼠胚胎干细胞外源过表达miR-200a时内胚层、中胚层分化受到抑制，外胚层分化有所促进，提示miR-200a参与了三胚层分化调节。通过生物信息学预测，我们发现抑制生长因子受体结合蛋白2（Growth Factor Receptor-bound Protein2，Grb2）的3'端非编码序列存在miR-200a结合位点，双荧光素酶报告基因和蛋白免疫杂交证明了Grb2是miR-200a靶mRNA，miR-200a显著下调Grb2的表达。另一方面，胚胎干细胞中敲低Grb2，显现出了与miR-200a过表达类似的内胚层、中胚层抑制现象，说明了两者引起的生物效应是相关的。
　　 Erk信号通路在胚胎干细胞和胚层特异性分化中起到重要作用。Erk低水平活性有利于胚胎干细胞自我更新而阻碍分化，提高Erk活性促使胚胎干细胞向原始内胚层分化。然而，Erk信号通路是由接头分子Grb2介导传递信号的，胚胎干细胞中敲低Grb2，Erk活性随之下调。我们发现外源过表达miR-200a，引起Grb2下调的同时Erk活性也下调，若外源补充适量的Grb2 mRNA，可中和miR-200a的效应，Erk活性也随之恢复。实验证明，小鼠胚胎干细胞分化命运决定中，miR-200a通过靶向抑制Grb2mRNA翻译，调节了Erk活化水平，阻止了内胚层中胚层发育倾向。
　　 本研究发现miR-200a通过Grb2调控Erk信号通路，进而调节了胚层发育倾向性，初步揭示了miR-200a作为调节分子在抑制胚胎干细胞分化中的意义，进一步阐明了Erk信号通路在个体早期发育事件的分子机制，为寻找胚胎发育中不同器官组织发育决定提供了新的观点。

目录

声明

摘要

缩略语表

前言

材料与方法

一、实验材料

二、实验方法

三、统计方法

试验结果

一、miR-200a抑制ESC向中内胚层分化

二、miR-200a的靶基因为Grb2

三、ESC分化中下调Grb2与过表达miR-200a效应相似

四、补充外源Grb2能抑制miR-200a引起的生物效应

讨论

结论

综述

参考文献

发表论文和参加科研工作情况

致谢