同济大学研究者发现胚胎干细胞增殖重要调控miRNA

　　

11月20日，Stem Cell Reports在线发表了上海同济大学研究人员关于胚胎干细胞（Embryonic stem cells, ESCs）中DNA损伤修复的最新研究成果。

ESCs在体外培养时具有无限增殖、自我更新和多向分化等干细胞特性，一直被研究人员用于早期胚胎发育研究。ESCs的自我更新与快速增殖密切相关，这种快速增殖可以防止外部信号诱导ESCs分化，然而，由于细胞在连续的有丝分裂过程中，DNA大多数时间都在进行复制。快速增殖过程中连续多轮的DNA复制可能引起许多复制错误，导致DNA出现损伤。对于此类损伤，细胞自身具有一定的修复机制，以确保细胞分裂正常。

最近研究发现，有数种miRNAs会靶向作用于某些DNA修复因子，调控DNA损伤修复过程，维持ESCs自我更新。研究者希望更清楚地了解这个调控机制。他们选择小鼠胚胎干细胞（mouse Embryonic stem cells，mESCs）作为研究模型，发现mESCs在增殖过程中，如果缺乏白血病抑制因子（leukemia inhibitory factor，LIF）这种mESCs自我更新所必须的蛋白时，胞内miR-590-3p和miR-590-5p出现上调，将pre-miR-590转入细胞，mESCs体积变小，数目减少，细胞增殖速度减慢。流式细胞仪检测确认，转入pre-miR-590，G1、G2/M期细胞数目增加，S期细胞数目减少。这些结果证实miR-590会对mESCs增殖速度产生负调控作用。进一步通过彗星实验及γ-H2AX基因免疫染色确认，在转入pre-miR-590后，细胞中DNA损伤程度明显降低。利用X-Ray刺激细胞DNA损伤，发现转入pre-miR-590的细胞修复速度明显更快。

 
使用miRNA inhibitor抑制miRNA，细胞体积变大

 
使用X-Ray诱导细胞出现DNA损伤，通过彗星实验检测细胞导入pre-miR-590后损伤修复状态

为了了解miR-590的DNA损伤修复功能与mESCs增殖直接的联系，研究者将目光集中到了周期相关基因的损伤修复过程上。通过qPCR及WB确认，在转入pre-miR-590的mESCs中，来自于Rad51家族的Rad51b出现上调，与周期相关的Cyclin E和Cyclin B下调，P21 和Rb1则出现上调。通过对miR-590靶基因分析及验证，确认miR-590的直接靶基因为Acvr2a。通过利用过表达载体和shRNA改变Acvr2a的mRNA水平，流式细胞仪发现Acvr2a会上调Cyclin E和Cyclin B表达，增加G1/G2和M期细胞数量，减少S期细胞数量，并促进DNA损伤修复，同时也发现DNA损伤修复相关基因Rad51b与Acvr2a呈负相关关系，通过shRNA及过表达载体对Rad51b进行loss of function和gain of function功能验证，确认它可以作为功能组件，同miR-590/Acvr2a组成信号轴，通过影响胚胎干细胞增殖时DNA损伤修复过程，调控细胞增殖速度。

 
miR-590/Acvr2a通路对细胞增殖速度、细胞DNA损伤修复的影响

 
改变miR-590表达量，确认miR-590/Acvr2a/Rad51b通路

本项研究阐明了miR-590在胚胎干细胞增殖过程中的重要作用，表明ESCs中miRNA相关通路并非只是保持细胞自我更新能力和全能性，也会参与DNA损伤修复，以调控增殖速度，保证增殖细胞的健康，这些结果对于胚胎早期发育研究具有重要意义。

本研究中，锐博生物为研究者提供了包括miRNA mimic、inhibitor、Bulge-LoopTM miRNA qPCR引物在内的多种miRNA研究工具，保证了研究者顺利完成此项工作。经过十年发展，锐博生物已成为国内最强大miRNA研究工具研发企业，开发了包括miRNA mimic/inhibitor、miRNA agomir/antagomir、miRNA qPCR等多种优秀的miRNA研究用产品，同时也建立起国内一流的miRNA服务平台，提供miRNA测序、芯片等服务。锐博希望同更多miRNA研究者合作，共同发现更多miRNA秘密。

相关论文：Liu Q, Wang G, Chen Y, et al. A miR-590/Acvr2a/Rad51b Axis Regulates DNA Damage Repair during mESC Proliferation[J]. Stem Cell Reports, 2014.

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