《Smad2/3信號通路在胚層形成和分化中的作用機理》是依託清華大學，由孟安明擔任項目負責人的重點項目。
基本介紹
- 中文名：Smad2/3信號通路在胚層形成和分化中的作用機理
- 依託單位：清華大學
- 項目負責人：孟安明
- 項目類別：重點項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
在脊椎動物胚胎髮育過程中，胚層的形成和分化是器官發育的基礎，Smad2和Smad3介導的TGF-beta信號在胚層的形成和分化中起重要作用。本項目將通過酵母雙雜交法和蛋白質組學方法鑑定斑馬魚早期胚胎髮育中Smad2/3的結合蛋白；主要利用體外培養細胞研究幾個Smad2/3結合蛋白對Smad2/3的活性和功能的調控作用和機理；通過在斑馬魚胚胎中過量表達或反義寡核苷酸抑制等技術，探索幾個Smad2/3結合蛋白在斑馬魚胚胎的胚層形成和分化中的作用、及其與其它相關信號的互作關係。本項目可望發現調控Smad2/3所介導的TGF-beta信號轉導和其發育功能的新機理，加深對脊椎動物胚胎早期發育調控的認識。
結題摘要
Nodal和Bmp信號在脊椎動物胚胎胚層的形成和分化中起重要作用，它們分別由胞內的Smad2/3和Smad1/5/8（R-Smads）介導。為了進一步闡明在斑馬魚胚胎髮育中Smad2/3活性的調控，本項目分別以斑馬魚Smad2、Smad3a、Smad3b為誘餌蛋白，通過酵母雙雜交鑑定出數十個與其結合的斑馬魚因子，然後重點對其中的Ppp4c、Araf、Mta3等進行了深入的功能和機制研究。 我們發現，Ppp4c既可與Smad2/3結合、也可與Smad1/5/8結合，增強TGF-beta和Bmp信號活性；在斑馬魚胚胎中敲降ppp4ca/b基因，胚胎腹部命運受抑制而背部命運受促進，也可抑制過量表達bmp2b或激活型smad5引起的腹部化效應，表明ppp4ca/b在胚胎髮育中主要起促進Bmp-Smad1/5/8信號轉導的作用。這種效應出現但在早期發育中。進一步的機理研究發現，Smad1/5/8結合Ppp4c後，將其帶到Smad1/5/8的靶基因的啟動子上，使Hdac3去磷酸化，從而使染色質結構改變為有利於轉錄的狀態。 對Araf的研究表明，它喜好與激活的Smad2結合，使之連線區253位的絲氨酸磷酸化，導致其通過泛素化而降解，從而起到抑制TGF-beta/Nodal信號轉導的作用。在胚胎中敲降araf，增加了激活的Smad2而減少了連線區磷酸化的Smad2,促進了中內胚層命運和背部化；araf過量表達可抑制過量表達squint或激活型smad2所引起的中內胚層增加和背部化。進一步的研究發現，Araf對Smad2的作用不依賴於MAPK信號通路。 對mta3的研究揭示，它在胚胎髮育中的作用是作為NuRD的組份參與原始造血。對Rbb4l的研究表明，它與Smad3結合，促進TGF-beta/Nodal信號轉導，促進胚胎的背部命運。 我們的研究發現了調控R-Smads活性和功能的一些新的機理，也加深了對脊椎動物胚胎早期發育調控的認識。 本項目已在國際著名刊物Developmental Cell、Blood、Cell、EMBO J、Development等發表論文6篇，另有一篇在Nature Communications修稿再審，一篇已被《遺傳》接受發表；培養博士後2名，博士生5名。因此，本課題圓滿地完成了課題任務，實現了預期目標。
