EHD2在細胞外基質彈性誘導幹細胞分化過程中作用研究

《EHD2在細胞外基質彈性誘導幹細胞分化過程中作用研究》是依託清華大學，由孫正龍擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：EHD2在細胞外基質彈性誘導幹細胞分化過程中作用研究
• 依託單位：清華大學
• 項目負責人：孫正龍
• 項目類別：青年科學基金項目

項目摘要

細胞外基質（Extracellular Matrix，ECM）彈性對多種細胞的功能均具有重要影響，但細胞感知ECM彈性的機理還不清楚。申請人所在實驗室報導過ECM彈性通過調控小窩蛋白介導的內吞影響與分化相關的信號通路導致幹細胞的命運決定。但是為什麼ECM彈性能夠觸發細胞的內吞現象，這還是未解之謎。本項目採用高通量蛋白質組學技術，尋找回響ECM彈性變化的差異蛋白。結合文獻調研，我們鎖定了差異蛋白EHD2，它可能是ECM彈性調控的細胞內吞重要因素。初步試驗表明，EHD2表達水平受到整合素活性的調控，並在ECM彈性誘導的BMPR1A內吞過程起重要作用。據此，我們認為基質彈性決定幹細胞分化命運的過程中存在如下通路：ECM彈性調控整合素活性，進而影響了EHD2的表達，隨後導致細胞膜上受體蛋白的內吞變化，進而影響幹細胞分化。藉助分子、細胞生物學、超高解析度顯微等技術方法，著重論述上述信號通路。

結題摘要

近年來研究發現，細胞外基質彈性能夠決定幹細胞的分化方向，但迄今為止，細胞外基質彈性決定幹細胞分化的機制仍不清楚。為解釋這一機制，我們藉助高通量的蛋白質組學技術研究了軟硬不同的兩種基底（500Pa和100000Pa）上骨髓間充質幹細胞中的蛋白變化情況，成功鑑定到177個顯著性差異蛋白。經過生物信息學分析，我們發現這177個蛋白中有22個蛋白與內吞相關。通過對這22個與內吞相關的差異蛋白的轉錄水平和蛋白水平的驗證以及細胞內吞實驗驗證，我們發現兩種基底上幹細胞的內吞確實發生改變。軟基底上幹細胞從外界攝取更多的CTB蛋白，其自身的膜蛋白activated integrin β1和BMPRs內吞也增加。進一步研究表明，差異蛋白EHD2在這一過程中起重要作用。從2小時開始，軟基底上幹細胞中的EHD2表達量就受到下調，而硬基底上一直維持較高表達量。過表達EHD2抑制軟基底上的幹細胞中的activated integrin β1和BMPRIA的內吞，從而抑制軟基底上幹細胞成神經分化；降表達EHD2能夠促進硬基底上的幹細胞中的activated integrin β1和BMPRIA內吞，從而抑制硬基底上幹細胞的成骨分化。我們還發現幹細胞中EHD2表達量的變化受到integrin β1的調控。綜上，我們的研究表明，細胞外基質彈性通過調節integrin β1活化狀態，從而影響了EHD2的表達量變化，再進一步導致分化相關膜蛋白的內吞變化，最終導致幹細胞分化方向發生改變。