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冯新华组揭示Smad7非依赖TGF-β通路调控干细胞多能性的新机制丨亮点

BioArt  · 公众号  · 生物  · 2017-09-06 08:34

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考虑到Smad7最经典的功能就是TGF-β/BMP信号的抑制因子,所以一开始研究人员很自然地想到,Smad7很有可能是通过抑制TGF-β信号从而促进ESC的自我更新的。然而实验结果却很意外。 通过使用TGF-β/BMP特异性的抑制剂,以及Smad7丧失其抑制TGF-β/BMP能力的点突变,都证明Smad7对ESC全能性的调控是不依赖于TGF-β/BMP信号通路的,这表明很有可能存在着一种全新的分子机制。


研究人员通过质谱方法分析了Smad7在小鼠ESC中潜在的相互作用蛋白,发现Smad7可能和gp130-STAT3信号通路存在直接的crosstalk。实验发现,Smad7果然能够在ESC中增强LIF激活的STAT3信号,并且同样也不依赖于TGF-β/BMP。那么,Smad7究竟是通过什么机制促进LIF-STAT3的呢?研究人员接下来又利用免疫共沉淀(Co-IP)的方法对gp130-STAT3信号通路中重要的蛋白进行了筛选,确认 Smad7与共受体gp130存在直接相互作用 。并且,Smad7在gp130上的结合区域恰好与gp130-STAT3的负调控因子SHP2/SOCS3的结合位点(Y759)重合。进一步的体外体内实验也都表明Smad7确实能够抑制SHP2/SOCS3与gp130的结合。最后还通过一系列实验证明了 Smad7通过拮抗SHP2/SOCS3对LIF-STAT3信号通路的抑制作用,从而增强STAT3信号,维持ESC的自我更新 图2 )。

图2  Smad7增强gp130-STAT3信号的分子机制


综上所述,该研究揭示了Smad7与STAT3信号的相互作用对于维持小鼠胚胎干细胞全能性的关键作用。我们知道,除了影响干细胞的全能性,TGF-β-Smad与gp130-STAT3信号通路的相互作用还存在于许多重要的生理病理过程。所以我们相信,这一全新的分子机制极有可能在炎症反应以及肿瘤中有更为广泛的影响。


参考文献:

1. Beyer TA, Narimatsu M, Weiss A, David L, & Wrana JL (2013) The TGF-β superfamily in stem cell biology and early mammalian embryonic development. Biochim Biophys Acta 1830(2): 2268-2279.

2. Sakaki-Yumoto M, Katsuno Y, & Derynck R (2013) TGF-beta family signaling in stem cells. Biochim Biophys Acta 1830(2): 2280-2296.

3. Briones-Orta MA, Tecalco-Cruz AC, Sosa-Garrocho M, Caligaris C, & Macias-Silva M (2011) Inhibitory Smad7: emerging roles in health and disease. Curr Mol Pharmacol 4(2): 141-153.

4. Yan X & Chen YG (2011) Smad7: not only a regulator, but also a cross-talk mediator of TGF-beta signalling. Biochem J 434(1): 1-10.

5. Ozair MZ, Noggle S, Warmflash A, Krzyspiak JE, & Brivanlou AH (2013) SMAD7 directly converts human embryonic stem cells to telencephalic fate by a default mechanism. Stem Cells 31(1): 35-47.

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