2012-06-11 12:04 | 显示全部
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同期Cell子刊公布两项中国学者新成果


《发育细胞》（Developmental Cell）是Cell出版社旗下著名期刊之一，近期来自中科院上海生命科学研究院，以及清华大学的两组研究人员同期发表文章，获得了造血与血管发育调控机制，以及斑马鱼胚胎腹部组织发育机制的两项研究新成果。
在第一篇文章“Protein Phosphatase 4 Cooperates with Smads to Promote BMP Signaling in Dorsoventral Patterning of Zebrafish Embryos”中，研究人员指出一种蛋白磷酸酶：Ppp4c是BMP信号的一个重要的正向调节因子，促进斑马鱼胚胎早期的腹部组织发育。这揭示了斑马鱼胚胎腹部组织发育的一种新机制。
在脊椎动物的胚胎发育中，BMP信号对于腹部组织的形成、表皮外胚层的诱导发挥关键作用，其异常可导致胚胎夭折或出现严重的缺陷。BMP信号分子在细胞膜上与受体结合后激活胞质中的Smad1/5/8蛋白，这些Smads蛋白进入细胞核、结合在靶基因的调控元件上，与其他转录因子共同调节靶基因的表达。例如，Smad1/5/8可以与染色质的修饰蛋白—组蛋白乙酰转移酶（HATs）以及组蛋白去乙酰化酶（HDACs）共同作用，调节下游靶基因的表达。
Ppp4c是蛋白磷酸酶4（Protein phosphatase 4，Ppp4）的催化亚基，是高等真核生物中广泛存在的一种丝氨酸/苏氨酸磷酸酶。Ppp4的催化亚基Ppp4c可以与调节亚基R1或R2相互作用形成二聚体，并同时与其它的调节亚基选择性结合，作为一个复合体共同发挥作用。Ppp4c从非脊椎动物到脊椎动物都极度保守，它可以通过磷酸酶活性将其特异底物去磷酸化，进而在许多信号通路中培养基发挥作用。Ppp4C是否参与BMP信号的转导，以前并不清楚。
在这篇文章中，研究人员发现在斑马鱼胚胎中抑制ppp4c基因的表达，胚胎腹部组织发育受到抑制，而背部组织扩增，因而其在胚胎背腹图式形成中是必不可少的。
在分子机制上，Ppp4c与Smad1/5直接互作，被招募至BMP靶基因的增强子区域，与Smad1/5一起增强靶基因的转录。尽管Ppp4c是去磷酸酶，但它并不改变Smad1/5的磷酸化状态；当Ppp4c被Smad1/5带到靶基因启动子上后，它使启动子上结合的Hdac3去磷酸化，从而解除Hdac3对染色质的转录抑制作用。
除此之外，胚胎中的互作实验室表明，下调Ppp4c的表达可以抑制过表达外源BMP信号所引起的腹部化效果，而下调Ppp4c的表达所导致的胚胎背部化效果也可以通过下调Hdac3的表达得以部分挽救。因此，Ppp4c是BMP信号的一个重要的正向调节因子，促进斑马鱼胚胎早期的腹部组织发育。
这项研究指出了蛋白磷酸酶Ppp4c促进BMP信号的转导，参与调控斑马鱼胚胎的背腹细胞命运分化，对于斑马鱼胚胎发育，以及信号通路调控研究具有重要意义。
外一篇文章：Thrombin Receptor Regulates Hematopoiesis and Endothelial-to-Hematopoietic Transition，则指出了凝血酶受体F2r在脊椎动物造血发育过程中的重要作用，并证明了F2r-RhoA/ROCK 途径在其中的基础性功能，也提出了一种重要的造血与血管发育调控机制。
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造血发育，以及血管的发育与脊椎动物胚胎发育生理过程密切相关，虽然人类对脊椎动物造血系统以及心血管系统的研究已有几百年的历史，但是它们的发育机制尚未完全阐明。
脊椎动物进化过程中造血过程与心血管的发生是高度保守的。近期研究人员发现内皮血液转化（endothelial-to-hematopoietic transition ）过程对于造血干细胞和祖细胞诱导形成具有关键性的生物商城作用，但是其中的机理还并未阐述清楚。
在这篇文章中，研究人员发现凝血酶受体（F2r）——一种蛋白酶激活G蛋白偶联受体，是血管发育的必需成分，这种受体能作为造血发育过程中的负调控因子起作用。
而且研究人员还发现在小鼠胚胎干细胞（mESCs）造血分化过程，以及斑马鱼造血发育过程中，F2r具有重要的正调控作用。抑制F2r的活性或表达能够显著促进小鼠胚胎干细胞向血液分化和斑马鱼定向造血，而过表达F2r则会导致相反的效应。
进一步机理研究还确认RhoA/ROCK通路作为F2r的下游信号分子介导了F2r对EHT及造血干细胞产生的负调控作用，从而阐明了F2r-RhoA/ROCK通路在脊椎动物造血发生和EHT中的重要功能，同时证实了F2r信号通路在协调血液发育和血管发育中的作用。此项研究还有可能为提高体外血液分化效率和治疗相关的血液疾病提供新的思路。