长链非编码RNA lnc-212靶向VEGFR2调控静息态干细胞激活的作用机制

In mammalian, a subset of tissue-specific adult stem cells persists in the quiescent state. Quiescent stem cells are activated and they proliferate, migrate and differentiate to maintain homeostasis and repair harm in ageing and in tissue harming. Recently, much attention has focused on the active regulation of the quiescent state as well as the properties of stem cells that persist in a quiescent state. However, our understanding of the characteristics of quiescent stem cells has been limited by the rarity of this population in many tissue compartments. By single-cell whole transcriptome analysis, we have identified quiescent state and active state adult neural stem cells and found VEGF is required for the activation of quiescent stem cell. We found a novel lncRNA lnc-212 which is an antisense lncRNA of VEGFR2, a important factor of VEGF signal pathway.To investigate the function of lnc-212, we will analyse the temporally and spatially unique expression patterns of lnc-212 and study it's function through overexpression, knockdown and lnc-212 gene knockout mice. Understanding pronounced trends in lnc-212 expression and their potential proteins or trascription factors interactions will provide valuable insight into the molecular mechanisms of quiescent state maintenance and activation of adult stem cells.

哺乳动物的成体干细胞通常处于静息状态。在衰老和组织损伤时，静息态干细胞被激活，经过增殖、迁移和分化，参与组织稳态的维持和损伤的修复。由于体内成体干细胞数量稀少，在体识别、分离、示踪成体干细胞并研究其由静息向活化状态转变的调控机制受到限制。我们通过单细胞深度测序，鉴定了小鼠静息态和激活态的神经干细胞，发现干细胞由静息向活化状态的转变依赖于血管内皮生长因子VEGF，并首次发现了一个新的调控VEGF信号通路中的重要因子VEGFR2的反义lncRNA lnc-212。本项目拟在前期研究的基础上，分析lnc-212的时空表达谱和亚细胞定位；通过在神经干细胞谱系分化示踪小鼠中上调或下调lnc-212的表达，研究lnc-212在神经干细胞激活过程中的作用，揭示lnc-212调控干细胞由静息态向激活态转变的分子机制，为将lncRNA应用于病理状态和衰老过程中的组织再生障碍疾病的诊断和治疗提供理论依据。

本项目系统分析了lnc-212在小鼠大脑不同神经解剖学区域和不同组织中的表达规律；阐明了lnc-212在神经干细胞由静息向激活状态转变过程中所起的作用；揭示了lnc-212通过靶向VEGFR2调控静息状态神经干细胞激活的分子机理；解析了静息状态维持和激活相关基因共表达网络的功能及所涉及的代谢途径。发现lnc-212在小鼠脑的不同神经解剖学区域及不同组织中均有表达，但在脑的不同神经解剖学区域的表达高于在其他组织中的表达。并发现lnc212主要定位于细胞质中，有少量lnc-212也定位于细胞核中。体内和体外实验表明，lnc-212通过正调控VEGFR2（KDR）基因的表达在静息态神经干细胞的激活中起重要作用。转录组测序结果表明：在静息态神经干细胞激活过程中伴随着糖酵解相关基因的表达下调, 线粒体中的氧化磷酸化相关基因则出现表达上调。这些证据说明了静息态神经干细胞主要利用糖酵解产生的能量维持自我更新, 当神经干细胞被激活后进行增殖和分化时, 细胞所利用的能量主要来源于氧化磷酸化。共表达网络和信号途径分析表明，静息态神经干细胞激活过程中DNA复制、核糖体生物合成、细胞周期、代谢通路上调，而Notch信号通路下调，表明静息态神经干细胞激活过程中提高了代谢能力，而Notch信号通路在维持神经干细胞处于静息状态发挥了重要的作用。这些研究结果丰富了人们对静息态神经干细胞激活的认识，为将lncRNA应用于病理状态和衰老过程中的组织再生障碍疾病的诊断和治疗提供理论依据。