Rheb1在粒细胞调控造血干细胞稳态中的作用研究

The mTOR signaling pathway is known to promote the maturation of granulocytes by activating cellular autophagy. Although Rheb1 is an important regulatory protein of mTOR, its role in granulocyte differentiation and function is not clear. Our previous results showed that specific deletion of Rheb1 in hematopoietic system led to granulocyte differentiation blockade, defective chemotaxis in vivo, and reduced bacteria-killing ability. At the same time, defective granulocytes over-produced SCF in mesenchymal stem cells (MSCs) which lead to hyper-proliferation of hematopoietic stem cells (HSCs) and myeloid differentiation bias. Our results thus demonstrated that Rheb 1 plays an important positive role in granulocyte development. In this project, we propose to use Lysm-Cre;Rheb1lox/lox and Mx-Cre;Rheb1lox/lox mice to establish the mouse model that Rheb1 was specifically deleted in granulocytes, and carry out the following experiments: 1) To delineate the role of Rheb1 in various granulocyte development stages. 2) To elucidate the molecular mechanism of Rheb1 in regulating granulocyte development from the classical signaling pathway of Rheb1-mTOR and the non-classical signaling pathway such as p38 pathway et al.. 3) To explore the molecular mechanism of how Rheb1-/- granulocytes regulate HSC function via bone marrow microenvironment cells.

已知mTOR信号通路通过激活细胞自噬促进粒细胞发育成熟，而Rheb1是mTOR分子重要的调控蛋白，其在粒细胞分化中的作用尚不清楚。我们前期研究发现敲除Rheb1，粒细胞分化障碍，弑菌能力降低。同时，分化受阻的粒细胞促进间充质干细胞分泌过量SCF，导致造血干细胞过度增殖以及偏向髓系细胞分化。可见，Rheb1在粒细胞发育过程中发挥着及其重要作用。本项目拟在前期研究基础上，利用Lysm-Cre;Rheb1lox/lox和Mx-Cre;Rheb1lox/lox小鼠，构建髓系细胞特异敲除Rheb1的小鼠模型，开展下列研究：1）明确Rheb1在粒细胞发育各个阶段中的作用。2）从Rheb1-mTOR经典信号通路及p38等非经典信号通路着手，阐明Rheb1参与调节粒细胞发育的分子机制。3）探索Rheb1-/-粒细胞通过骨髓微环境细胞调节造血干细胞功能的分子机制。

粒系造血（即粒系祖细胞向成熟粒细胞的分化成熟过程）是一个多因素调控的过程，其发生过程中影响粒细胞的分化成熟的因素尚未可知。已有研究表明，mTOR信号通路通过激活细胞自噬促进粒细胞发育成熟，而Rheb1是mTOR分子重要的调控蛋白，目前Rheb1在粒细胞分化中的作用尚不清楚。我们前期研究发现分化受阻的粒细胞促进间充质干细胞分泌过量SCF，导致造血干细胞过度增殖以及偏向髓系细胞分化，目前尚无关于粒细胞与造血调控直接的相关研究。因此本课题从Rheb1入手，探索Rheb1对小鼠不同发育阶段粒细胞功能的影响以及其维持造血的机制，证明Rheb1在粒细胞发育以及调控造血中的关键作用。.在我们构建的造血系统特异性敲除Rheb1的小鼠模型中，Rheb1缺失小鼠外周血和骨髓内中性粒细胞数目增多，中性粒细胞 Ly-6G 的表达水平降低 ，抑制了中性粒细胞成熟缺陷，进而导致其的吞噬、杀菌能力受损。我们还发现敲除Rheb1，可有效的抑制 mTORC1 活性，导致中性粒细胞成熟受阻。而mTOR激活剂3BDO可激活mTORC1信号通路，使缺乏Rheb1的中性粒细胞恢复成熟。此外通过功能性研究，发现异常发育的中性粒细胞可能通过减少 IL-6的分泌促进间充质干细胞分泌 SCF，进而促进造血干细胞的增殖，使骨髓中的造血干细胞比例增加。综上，我们的课题结果表明Rheb1在调节粒细胞分化成熟和调控造血方面发挥了关键和独特的作用。