果蝇肠干细胞的维持和定向分化的分子机理

干细胞的维持和定向分化受微环境的影响，微环境中的形态发生素(morphogen)和细胞因子参与调控干细胞的命运。干细胞如何获得形态发生素信号通路的信息，并决定其维持或分化的命运是干细胞研究中的重要问题。硫酸乙酰肝素蛋白多糖（HSPGs）能通过与形态发生素的相互作用调节其分布和信号传导。本项目将利用果蝇中肠成体干细胞作为模型, 结合遗传、发育、细胞生物学和生物化学等多种技术手段, 阐明干细胞发育的分子机制。首先，对HSPGs家族的主要成员与Wnt形态发生素分布的关系进行筛选，阐明HSPG成员Perlecan 对Wnt信号通路的影响, 揭示其在中肠干细胞发育中的分子机理。其次, 将利用RNAi体内筛选鉴定参与果蝇肠干细胞发育的相关基因，并进一步分析它们的功能及作用机理。因果蝇和脊椎动物的消化系统发育过程有很大的相似性，本项目的实施将为诱导成体干细胞的定向分化和器官重建奠定理论基础。

消化道肿瘤疾病和溃疡类疾病困扰着人类的健康，胃和肠道等消化器官的稳态维持是通过干细胞的自我更新及增殖分化实现的，肠道稳态的丧失直接导致肠道肿瘤和组织损伤再生障碍类疾病的发生。本项目利用果蝇中肠作为研究模型研究肠道稳态，紧紧围绕肠干细胞的维持和定向分化的分子机理为核心，对BMP，Hedgehog（Hh）, Hippo, Notch，JAK/STAT等信号通路、以及细胞膜外基质中乙酰硫酸肝素聚糖蛋白（HSPGs）对肠干细胞的调控和肠稳态维持过程中发挥的作用开展工作。我们圆满地完成了计划，一系列原创性研究成果已在Developmental Cell、Cell Reports、 Stem Cell Reports 和 Development 等国际一流杂志上发表（SCI 17篇）。..乙酰硫酸肝素蛋白聚糖Perlecan（Pcan）是细胞外基质的成员。研究发现Pcan由肠干细胞分泌（ISC）产生，不仅保持干细胞和基底层之间的粘连，还能有助于建立干细胞微环境，以维持干细胞的活性（Stem Cell Reports, 2014a）。..研究发现Dpp 信号主要在果蝇的吸收细胞中激活并对肠道的稳态维持起着非常重要的作用。我们发现Dpp来源于气管。该结果揭示了器官间相互对话调节组织稳态的机制（Developmental Cell, 2013）。..Debra是调控Hh信号重要因子Ci通过溶酶体降解的膜蛋白。研究发现Debra缺失会导致Hh信号的过度激活，使类中肠干细胞及其子代细胞的增多，从而导致肠道稳态丧失。我们的结果表明JNK信号在Hh信号的下游发挥作用（Stem Cell Reports, 2014b）。..同时，我们对sterile 20-like kinase和磺酸转移酶Hs3st-A/B在果蝇肠道干细胞调控和内稳态维持中的作用进行了研究（J Genet Genomic,2014; Cellular Signalling, 2014）。另外，我们完成了基于果蝇肠道干细胞维持和活性调控机制的RNAi筛选工作（Cell reports, 2015, in Press)。在Notch和JAK/STAT信号通路相关领域，我们也已完成了大量工作，对Notch降解途径中Phyl基因的作用和JAK/STAT新靶向基因的探索和功能发掘等已经进入总结和投稿阶段。