Nature子刊：同济大学秦昭/郑加麟/相俊团队揭示拮抗生殖干细胞衰老的新机制

来源：生物世界 2024-06-11 09:14

该研究阐明了细胞非自主的DAF-16/FOXO活性对抗线虫生殖干细胞随年龄衰减的机制，研究数据提供了有关同一器官系统内来源于微环境以外其它细胞的信号对干细胞调控的机制性见解。

同济大学医学院/附属同济医院秦昭/郑加麟/相俊团队在Nature Communications期刊发表了题为：DOS-3 mediates cell-non-autonomous DAF-16/FOXO activity in antagonizing age-related loss of C. elegans germline stem/progenitor cells的研究论文。

该研究发现了非经典的Notch配体DOS-3介导生殖腺近端体细胞（PSG）细胞中的DAF-16/FOXO活性以拮抗线虫生殖随年龄的衰减，这项研究对于解析生殖衰老和干细胞衰老的机制具有广泛意义。

为了寻找介导DAF-16/FOXO活性维持老年线虫中生殖干细胞数量的关键下游因子，研究团队通过流式细胞术分选出了特异性标记的成年线虫PSG细胞，并获得了DAF-16/FOXO转录因子在年轻和衰老PSG组织中的表达谱。通过分析衰老PSG中DAF-16/FOXO的下游靶基因，研究团队发现了一个候选基因dos-3，它编码Notch信号通路的非经典配体，并且其表达在高DAF-16/FOXO活性水平遗传背景的老年线虫的PSG中上调。通过对其结构分析发现，DOS-3是一种分泌蛋白，可能介导PSG中DAF-16/FOXO活性对线虫生殖干细胞的调控。

为了确定dos-3在衰老过程中的表达模式，研究团队通过构建内源启动子融合gfp的转基因线虫，发现dos-3在高DAF-16/FOXO活性水平遗传背景的成年线虫的PSG细胞中表达，并且其表达随年龄上调，这与转录组测序的结果一致。通过分析DAF-16/FOXO 的ChIP-seq数据，研究团队针对DAF-16/FOXO结合dos-3启动子的潜在位点做了突变，证实dos-3的表达受到DAF-16/FOXO的直接调控

为了明确dos-3在衰老过程中维持生殖干细胞的作用，研究团队通过敲除dos-3基因，证实了破坏dos-3基因的功能会促进高DAF-16/FOXO活性水平遗传背景的线虫中生殖干细胞随年龄的衰减。进一步通过组织特异性敲低dos-3的表达，研究团队发现成年时期PSG中dos-3的表达对于高DAF-16/FOXO活性水平遗传背景线虫中生殖干细胞的维持是必需的。

分子机制方面，研究团队通过对线虫生殖腺中两个Notch信号通路的下游靶基因sygl-1和lst-1的表达进行可视化分析，发现dos-3在调控这两个基因在衰老过程中的表达变化中发挥重要作用。综上，这些数据与研究团队的假设一致，即dos-3通过激活生殖腺远端中的Notch信号通路，介导DAF-16/FOXO活性对生殖干细胞的影响。

进一步通过功能回补实验，研究团队证实了dos-3位于daf-16的下游，并平行于Notch 经典配体lag-2，通过激活glp-1/Notch信号通路以拮抗生殖干细胞随年龄的丢失。最后，通过过表达DOS-3的人类同源物DLK1，研究团队证实了DLK1可以功能性地替代DOS-3，进一步证明了DOS家族激活Notch信号通路的功能在不同物种间的保守性。

秀丽隐杆线虫DAF-16/FOXO 拮抗生殖干细胞衰老的机制

总的来说，该研究阐明了细胞非自主的DAF-16/FOXO活性对抗线虫生殖干细胞随年龄衰减的机制，研究数据提供了有关同一器官系统内来源于微环境以外其它细胞的信号对干细胞调控的机制性见解。由于Notch信号通路控制着许多组织干细胞的分化，类似的机制可能也存在于其他衰老的干细胞系统中。

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