细胞极性蛋白Miranda通过控制Prospero的阈值性分布精确调控肠道干细胞数目

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目的:发育过程中的干细胞数目调控与组织稳态平衡、癌症、衰老等重大问题密切相关。果蝇肠道600个干细胞在蛹期先不对称分裂,后各自对称分裂,产生一对干细胞与一对内分泌细胞,出蛹前达到1200个干细胞。干细胞不对称分裂时,细胞极性蛋白Miranda(Mira)通过物理结合将内分泌细胞分化因子Prospero(Pros)定位到底部子代细胞中;而内分泌前体细胞对称分裂时,Mira消失,Pros平均分配到两个子代细胞。Mira决定细胞的分裂方式及其子代细胞的命运,因此Mira是决定干细胞数目的关键因子,我们通过在蛹期肠道干细胞谱系中过表达或敲除mira,来研究干细胞数目调控的分子机制。方法:(1)利用esgts在蛹期肠道干细胞中过表达Mira后统计肠道中干细胞及内分泌细胞数目;(2)通过Mira-GFP、Pros以及细胞极性蛋白Bazooka(Baz)的染色揭示过表达Mira表型的内在分子机制;(3)利用esgts在蛹期肠道干细胞中敲除mira后统计肠道中干细胞及内分泌细胞数目;(4)利用MARCM克隆技术对过表达和敲除mira时干细胞谱系进行追踪;(5)通过各个细胞中Pros表达量的统计分析以及Baz蛋白的染色揭示敲除mira表型的内在分子机制;(6)利用esgts在蛹期驱动不同的RNAi将干细胞分裂阻止在不同细胞周期检查点,来确定Pros和Mira的表达时期;(7)利用esgts在肠道干细胞中过表达或敲除pros以及过表达Asense,来研究Mira和Pros的调控机制。结果:(1)在蛹期肠道干细胞谱系中过表达Mira导致肠道干细胞数目加倍,内分泌细胞数目不变;(2)在蛹期肠道干细胞谱系中过表达Mira导致肠道干细胞丧失极性;(3)在蛹期肠道干细胞谱系中突变mira导致肠道干细胞数目加倍,内分泌细胞数目不变;(4)肠道干细胞子代细胞向内分泌细胞的分化取决于Pros的阈值性分布;(5)Pros先于Mira在蛹期肠道干细胞不对称分裂前的G2期表达;(6)Ac/Sc调控Pros和Mira的表达且Pros抑制Mira。结论:细胞极性蛋白Mira通过影响Pros在子代细胞中的分布,并和顶部极性蛋白Baz一起精确调控肠道干细胞数目。在蛹期肠道干细胞谱系中过表达和敲除mira都会导致干细胞数目加倍,内分泌细胞数目不变。
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