4篇文章：干细胞不对称分裂

坤明

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时间：2012年10月18日 来源：生物通
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" v) n8 n6 D* r) x' F生物通报道：干细胞能通过不对称分裂，在维持干细胞池（stem cell pool）的同时扩增干细胞分化潜能，最新一期（10月）Cell Stem Cell连续发布了四项研究成果，报道了不同干细胞系统的不对称细胞分裂（asymmetric cell division，ACD），包括神经干细胞，肠干细胞，卫星细胞（satellite cells）。另外由Inaba 和Yamashita撰写的评论性文章则概况了这些研究和近期ACD研究领域的其它进展。
1 }1 X- \9 v2 Q第一篇论文“The Par Complex and Integrins Direct Asymmetric Cell Division in Adult Intestinal Stem Cells ”由著名的神经干细胞专家Juergen A. Knoblich教授领导完成，这位科学家师从美国科学院院士詹裕农叶公杼夫妻，曾利用果蝇了解蛋白如何在有丝分裂过程中决定不对称分裂的。2 T4 D: f: c& m! n
成年果蝇肠道是由肠干细胞（ISCs）维持的，这种干细胞能产生即具有自我更新能力，又能分化的子细胞。但是关于这种细胞的不对称分裂机制，至今科学家们还并不了解。/ g- A  R  d$ Q, |# ?
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在这篇文章中，研究人员发现肠干细胞的不对称分裂是通过一种独特的细胞外和细胞内极性机制实现的。其中依赖于整合素的基膜basement membrane粘附能诱导细胞内源性极性，从而导致Par蛋白：Par-3、Par-6与aPKC不对称分离到顶端子细胞中。
# O- T  V7 G$ F4 m研究人员通过细胞特异性敲除，以及过表达实验发现aPKC活性增加会增强两个子细胞中的一个Delta/Notch信号通路，从而引发终末分化。如果这个机制受到干扰，或者改变ISC分裂的方向，那么就会导致肠道肿瘤的形成。
: ]& D/ v$ o& b5 h7 Y5 Y7 x/ z这些数据表明，内源性不对称细胞分裂能提高对于成体干细胞在谱系确定过程中的灵活性。
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+ o% s% X) b% c, x* j3 J5 Y另外两篇文章则分别解析了神经干细胞和神经胶质细胞，来自加拿大多伦多大学的研究人员发现RNA结合蛋白Staufen2(Stau2)不对称地定位在胚皮层(embryonic cortex)内放射状神经胶质前体细胞(radial glial precursor)的端部，在那里，它与其他的包括Pumilio2(Pum2)和DDX1在内的RNA颗粒蛋白和编码β-肌动蛋白和哺乳动物蛋白prospero(prox1)的mRNA形成一个RNA复合物。8 S- ~& i+ u. L; ?
通过功能性抑制Stau2、Pum2或DDX1表达来破坏这种复合物能够导致放射状神经胶质前体细胞提前分化为神经元以及 prox1 mRNA错误定位和错误表达。这就证实依赖Stau2和Pum2的RNA复合物在哺乳动物神经干细胞中直接调节诸如prox1 mRNA之类的靶mRNA定位，而且还可能直接调节它们的表达，这样就能够调节成体干细胞维持和分化之间的平衡。
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除此之外，美国纽约再生研究基金会神经干细胞研究所等处的研究人员则指出双链RNA结合蛋白Stau2在发育中的小鼠皮层内的神经祖细胞分裂期间，是不对称分布的，而且与一小部分RNA一起被优先分离到Tbr2阳性的成神经细胞子细胞之中。抑制Stau2表达促进神经祖细胞分化，而它的过量表达会大量产生分布在脑室周围的神经元，这就证明它在正常的皮层发育中发挥着重要的功能性作用。
* I3 p* v6 K$ A) ^对于这一系列的成果，Inaba 和Yamashita点评道，“不对称细胞分裂ACD会导致生产的两个子细胞具有不同的命名和特征。许多成体干细胞将ACD作为维持干细胞数量的一种方式，用以确保组织平衡。近期在这一方面的研究进展不少，我们探讨了在干细胞和非干细胞系统之间的保护性，分子机制，以及ACD的生物学意义。”
4 x$ D- U# w6 `$ \0 h& M# l（生物通：张迪）

坤明

Asymmetric Stem Cell Division: Precision for Robustness & T2 h$ A4 n* I1 a) `& C4 i3 V
Cell Stem Cell, Volume 11, Issue 4, 461-469, 5 October 2012
# b) f$ J( K# h! p; QThe Par Complex and Integrins Direct Asymmetric Cell Division in Adult Intestinal Stem Cells  0 D# p1 t4 V7 V) w7 ]
Cell Stem Cell, Volume 11, Issue 4, 529-540, 5 October 20126 ?( F# \/ \6 }7 f+ @
Asymmetric Segregation of the Double-Stranded RNA Binding Protein Staufen2 during Mammalian Neural Stem Cell Divisions Promotes Lineage Progression
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$ D1 ?. W- |: _" b, z  x# y2 S: w& VCell Stem Cell* k* n0 `1 N) j: s8 @- c
11(4) pp. 505 - 516
3 Y& x$ l: {, H7 a- zAn Asymmetrically Localized Staufen2-Dependent RNA Complex Regulates Maintenance of Mammalian Neural Stem Cells 0 r/ {. b5 t# V3 L3 q
Cell Stem Cell / o/ d! ]5 Q! k# g
11(4) pp. 517 - 528

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