近日來自中國科學院上海生命科學研究院生物化學與細胞生物學研究所的研究人員在新研究中揭示了Smad6調(diào)控Wnt/β-catenin信號通路的分子機制，及其在脊髓背側(cè)神經(jīng)元分化過程中的功能。相關(guān)研究論文于7月5日發(fā)表在國際重要學術(shù)期刊美國《國家科學院院刊》(PNAS)上。

 

這項工作主要由博士研究生謝治慧、陳永峰等在景乃禾研究員的指導下完成。后者早年畢業(yè)于南京大學，現(xiàn)任中國生物化學與分子生物學學會副理事長兼秘書長；中國細胞生物學學會理事；上海生物化學與分子生物學學會理事長；中國神經(jīng)科學學會神經(jīng)化學專業(yè)委員會主任委員。近年來主要研究方向為干細胞與神經(jīng)的發(fā)育研究。

 

BMP與Wnt/β-catenin信號是胚胎發(fā)育過程中重要的調(diào)控信號，這些信號途徑的調(diào)控異常會導致胚胎發(fā)育的紊亂甚至誘發(fā)癌癥，因此對BMP和Wnt/β-catenin信號的調(diào)節(jié)機制研究具有重要的生物學意義。在脊髓背側(cè)的神經(jīng)發(fā)育過程中，BMP與Wnt/β-catenin信號通路是維持VZ區(qū)(ventricular zone)中的神經(jīng)前體細胞增殖所必須的，而在MZ區(qū)(mantle zone)中這兩種信號的活性應(yīng)受到抑制，以保證這些細胞退出細胞周期并分化為功能神經(jīng)元。但是，在由VZ區(qū)向MZ區(qū)發(fā)育分化過程中，BMP與Wnt/β-catenin信號活性調(diào)控的分子機制并不清楚。

 

研究人員發(fā)現(xiàn)在雞胚神經(jīng)管發(fā)育過程中，BMP信號通路負性調(diào)節(jié)因子Smad6特異表達于其背側(cè)VZ與MZ區(qū)之間的IZ區(qū)intermediate zone)，Smad6不僅抑制BMP信號通路，還同時干擾Wnt/β-catenin信號活性。進一步研究發(fā)現(xiàn)，Smad6招募轉(zhuǎn)錄抑制因子CtBP與β-catenin/TCF4形成轉(zhuǎn)錄抑制復(fù)合物，直接抑制Wnt/β-catenin下游基因的表達，進而促進分化中的神經(jīng)元由增殖向分化狀態(tài)轉(zhuǎn)換。

 

該研究首次發(fā)現(xiàn)了Smad6在脊髓背側(cè)神經(jīng)發(fā)育過程中的功能，并揭示其調(diào)控作用的分子機制，增強了人們對胚胎神經(jīng)發(fā)育機制的理解。

 

該項工作得到了國家科技部、國家自然科學基金委、中國科學院以及上海市科委的經(jīng)費支持。