来自中科院动物研究所，清华大学生科院的研究人员发现了果蝇生殖干细胞分化的一种新机制，并且这一机制也可以延伸到斑马鱼和人类细胞，这对于分析生殖干细胞分化机制具有重要的意义。这一研究成果公布在上周的Cell杂志上。
文章的通讯作者是中科院动物研究所的陈大华研究员，这位入选“百人计划”，获得国家基金委杰出青年资助的研究人员在干细胞分裂机制等方面取得了许多重要成果，其研究组的主要研究方向是以果蝇和小鼠等模式动物作为模型系统，研究干细胞分裂和分化以及个体衰老与长寿的分子机制。
干细胞是生物体内少数处于无限增殖，未分化或低分化状态并具有多种或一种分化潜能的细胞群。干细胞的独特能力表现在于，通过不对称分裂产生具有相反命运的两个子代细胞，一个是通过自我更新，重新产生维持干细胞特性的新干细胞；而另一个子细胞则步入分化程序，进而形成新的组织，或替代生物体中损伤或丢失的组织和器官以维持生命活动的延续。而生殖干细胞如何维持其未分化状态是这一领域的一项核心课题。
之前的研究显示，骨形成蛋白（BMP）对于维持果蝇生殖干细胞的未分化状态具有重要的意义，这种作用因子可以通过分化因子Bam，抑制生殖干细胞的分化，但是这一具体的过程，至今科学家们还不是很清楚。
在这篇文章中，研究人员发现一种丝氨酸/苏氨酸激酶：Fused (Fu)能调控Hedgehog，并与Smurf形成复合物，通过BMP应答系统操纵果蝇生殖干细胞的命运，而且研究人员在斑马鱼，以及人类细胞中也发现了相似的作用，这说明这一新机制可能具有广泛的保守性。
去年陈大华研究组还发现了泛素介导的细胞周期蛋白在调控干细胞命运方面的重要作用，他们以果蝇生殖干细胞为研究对象，发现泛素化过程相关的一种重要的基因effete——编码一种泛素接合酶E2（Ubiquitin-conjugating Enzyme），在调控果蝇卵巢生殖干细胞的命运决定中发挥重要作用。
进一步运用遗传学、生化及分子生物学等多种手段研究发现，Eff蛋白通过结合有丝分裂后期促进因子APC（一种多亚基的泛素连接酶E3）复合体中的dAPC2，介导细胞周期蛋白——Cyclin A的泛素化，从而通过调控Cyclin A蛋白水平的变化来影响生殖干细胞的命运。这将泛素化信号通路调控与干细胞的命运决定联系起来，同时也表明了细胞周期调控因子直接控制干细胞的维持与分化。泛素化机理和细胞周期调控机制从酵母到高等哺乳动物高度保守，说明哺乳动物中可能存在相似的调控机制控制干细胞的命运。（生物谷Bioon.com）
生物谷推荐原文出处：
Cell doi:10.1016/j.cell.2010.11.022
The Fused/Smurf Complex Controls the Fate of Drosophila Germline Stem Cells by Generating a Gradient BMP Response
Authors
Laixin Xia, Shunji Jia, Shoujun Huang, Hailong Wang, Yuanxiang Zhu, Yanjun Mu, Lijuan Kan, Wenjing Zheng, Di Wu, Xiaoming Li, Qinmiao Sun, Anming Meng, Dahua Chensend emailSee Affiliations
Highlights
CB differentiation involves antagonism of BMP signaling through regulation of Tkv
Fu regulates CB differentiation by antagonizing BMP signal via interaction with Tkv
Fu acts in concert with Smurf to terminate BMP signal by ubiquitinating Tkv in CBs
Fu has a conserved role in antagonizing BMP/TGFβ signals from fly to vertebrate
Summary
In the Drosophila ovary, germline stem cells (GSCs) are maintained primarily by bone morphogenetic protein (BMP) ligands produced by the stromal cells of the niche. This signaling represses GSC differentiation by blocking the transcription of the differentiation factor Bam. Remarkably, bam transcription begins only one cell diameter away from the GSC in the daughter cystoblasts (CBs). How this steep gradient of response to BMP signaling is formed has been unclear. Here, we show that Fused (Fu), a serine/threonine kinase that regulates Hedgehog, functions in concert with the E3 ligase Smurf to regulate ubiquitination and proteolysis of the BMP receptor Thickveins in CBs. This regulation generates a steep gradient of BMP activity between GSCs and CBs, allowing for bam expression on CBs and concomitant differentiation. We observed similar roles for Fu during embryonic development in zebrafish and in human cell culture, implying broad conservation of this mechanism.
