Wnt发现者《科学》给干细胞加上信号标记（附原文）

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长期以来，科学家们一直怀疑Wnts采用的是一种浓度梯度作用方式，但是要纯化活性重组Wnt蛋白很困难，而且Wnts伴随抗原表位的表达的活性降低，也会妨碍研究人员了解此处Wnt信号的作用。来自斯坦福大学，霍德华休斯医学院的研究人员提出了一种新技术，能令细胞接触某一个点来源的Wnt。这一成果公布在3月21日Science杂志上。
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3 Q+ V/ e8 p3 c生物通报道：Wnt分泌蛋白家族，及其信号途径在动物生长发育过程中发挥了重要作用。一旦这一通路中相关信号传递发生异常改变, 就可能导致通路异常活化, 从而影响生物的胚胎发育、能量代谢等一系列生理过程, 甚至会导致肿瘤的发生及恶化。 9 ]! W1 r$ E6 [# {3 V6 q
长期以来，科学家们一直怀疑Wnts采用的是一种浓度梯度作用方式，但是要纯化活性重组Wnt蛋白很困难，而且Wnts伴随抗原表位的表达的活性降低，也会妨碍研究人员了解此处Wnt信号的作用。  M! s9 F! b+ {5 H7 D
为此近期来自斯坦福大学，霍德华休斯医学院的研究人员提出了一种新技术，能令细胞接触某一个点来源的Wnt，这样限制Wnt活性诱导胚胎干细胞极化，进行不对称分裂，产生具有两种细胞命运的子细胞。这一成果公布在3月21日Science杂志上。/ g' j1 Q" e9 d9 W* h0 v6 ?2 Z; G

. T% w5 A2 D3 R领导这一研究的是斯坦福大学发育生物系教授Roeland Nusse教授，他与Harold Varmus教授是Wnt的发现者，Wnt得名于Wg(wingless)与Int，是这两位学者最早于1982年在对病毒(MMTV)引起的小鼠乳腺瘤的研究过程中发现的。 - V9 g5 V  }% j( N
胚胎干细胞可以分化成体内任何类型的细胞。这种多能状态是由与细胞命运决定因子有关的基因决定的。Wnt能激活一系列的细胞信号级联反应，这也就是经典的Wnt-β-catenin信号通路，用以保持小鼠胚胎干细胞的多能性和自我更新能力。$ [' s; f0 ]- ~5 [6 L
这项最新研究中，研究人员将WNT3A分子共价连接在一种羧酸覆盖超顺磁性磁珠上，令细胞中的Wnt信号元件富集在磁珠周围，然后将其用于一个胚胎干细胞上。这些Wnt信号元件包括Wnt信号共受体，LRP6，并在细胞内的β-catenin蛋白，以及APC。 , k8 c# J3 z# B8 q; H/ v( H
细胞分裂后，靠近Wnt3A磁珠的子细胞能表达大量的β-catenin，这表示Wnt信号途径活性高，而远离Wnt3A磁珠的则表达量低，说明活性低。干细胞表面有许多Wnt蛋白的受体，而Wnt3a能促进几种类型的干细胞的自我更新，而不是分化。也就是说，靠近Wnt3A信号的子细胞仍然具有多能性，或者说是干性，而离得远的子细胞则开始进行分化。
2 O1 q; Y9 c& z0 t5 p% R干细胞具有独一无二的特性——既能自我更新，又能产生分化成各种细胞类型的祖细胞，一个单干细胞可以分裂为两个新的干细胞，这一过程被称为非对称分裂，会产生一个干细胞和一个祖细胞。原来的母细胞变成了两个新的子细胞，这种方法能确保干细胞在发育或伤口愈合期间不会被耗尽。 " S% M, I, p0 g6 A; h- s
不过当这些细胞在实验室中生长的时候，情况就不同了，研究人员通常会选择一些偏向性生长条件：自我更新或分化成特殊细胞类型。这些生长或分化的信号会同时影响所有的细胞，就不可能检测出这些信号的位置如何以及是否会影响最终结果了。
1 I& V8 d) n7 J( s) }而这项新研究提出的新方法能有效避免这种情况，还原细胞的自然状态。研究人员表示两个过程：分裂和分化是相互耦合的，当然在现实生活中，细胞要同时接触很多信号。但通过分析一种蛋白，一个细胞，就能清楚的了解到，细胞的分裂与Wnt信号来源是对应的，一个靠近信号的子细胞保持着多能性，而远一些的则会分化。 : S3 }. W5 Q. R+ s, c& S
这项研究回答了19世纪后期和20世纪初发育生物学们提出的问题，即使经过了三十年的研究，Wnt信号的具体分子细节依然存在谜题。同期Science杂志中，一个研究组发现一种RNA解旋酶（DDX）也是Wnt信号通路的一部分，而另外一项研究也提出一种酶参与了Wnt受体调控信号。3 l9 Q8 b  _( W5 \2 F# R- X3 r
随着我们Wnt信号的不断深入了解，以及实验技术的不断提升，为了也许能通过操控Wnt信号通路治疗疾病。
' `! f# t4 r1 t- W' }2 L- I（生物通：张迪）: u( d' u/ N( W* Q. ?6 n
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3楼原文 感谢damaoshu 提供

defu

A Localized Wnt Signal Orients Asymmetric Stem Cell Division in Vitro
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- n! s4 {  J2 R% W# A) y# g9 |Developmental signals such as Wnts are often presented to cells in an oriented manner. To examine the consequences of local Wnt signaling, we immobilized Wnt proteins on beads and introduced them to embryonic stem cells in culture. At the single-cell level, the Wnt-bead induced asymmetric distribution of Wnt–β-catenin signaling components, oriented the plane of mitotic division, and directed asymmetric inheritance of centrosomes. Before cytokinesis was completed, the Wnt-proximal daughter cell expressed high levels of nuclear β-catenin and pluripotency genes, whereas the distal daughter cell acquired hallmarks of differentiation. We suggest that a spatially restricted Wnt signal induces an oriented cell division that generates distinct cell fates at predictable positions relative to the Wnt source.

damaoshu

A Localized Wnt Signal Orients Asymmetric Stem Cell Division in Vitro

fish_zbw1985

很有意思的文章！

luodadudu

好文章。+ C2 t9 x5 p" z. R! C* I/ d; M

wys7416

很有创意