【摘要】：骨形成蛋白Bone Morphogenetic Proteins(BMPs)是TGF-β家族主要成員,在個體發(fā)育和維持機體骨骼肌肉系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)的過程中具有重要作用。BMP信號的激活和終止依賴于對BMP下游Smads蛋白(Smad1/5/8)磷酸化和核質(zhì)穿梭過程的調(diào)控。本課題組之前研究發(fā)現(xiàn)了介導Smad1/5/8蛋白去磷酸化的磷酸酶PPM1A和SCP4,初步揭示了 BMP信號終止的機制。但是Smad1/5/8蛋白去磷酸化后如何被轉(zhuǎn)運出細胞核的分子機制尚不清楚。本課題組研究發(fā)現(xiàn)了一個新的小G蛋白Ran的結(jié)合蛋白,命名為RanBP3L。進一步實驗結(jié)果顯示,RanBP3L能夠特異性地識別BMP信號通路中的Smad1/5/8,并介導它們的出核運輸過程。這個過程依賴于小G蛋白Ran,被轉(zhuǎn)運出核的Smad1/5/8可以進一步接受下一輪BMP信號的活化。但RanBP3L并不能幫助TGF-β下游Smad2/3的出核轉(zhuǎn)運。我們進一步運用熒光素酶報告系統(tǒng),Real-Time PCR技術(shù)和Western技術(shù)檢測發(fā)現(xiàn)過表達RanBP3L可以抑制BMP誘導的轉(zhuǎn)錄激活,并下調(diào)BMP下游基因的表達。BMP信號對間充質(zhì)干細胞的分化調(diào)控具有重要作用,它可以促進間充質(zhì)干細胞向骨和軟骨方向分化,并抑制向肌肉方向和脂肪方向的分化。在小鼠骨髓間充質(zhì)干細胞的分化模型中,RanBP3L能夠調(diào)控間充質(zhì)干細胞向成骨方向的分化過程,敲減RanBP3L可以顯著增加骨的形成,和礦物質(zhì)的沉積。此外在成肌分化過程中,RanBP3L可以通過抑制BMP信號來促進成肌細胞向肌細胞方向分化。綜上所示,我們發(fā)現(xiàn)了一個新的BMP信號通路負向調(diào)控因子RanBP3L。它特異性介導BMP下游的Smad1/5/8蛋白的出核過程。同時參與了 BMP介導的間充質(zhì)干細胞的分化過程。RanBP3L特異性地調(diào)控BMP信號通路具有重要的生理意義,為在骨骼發(fā)育異常和骨質(zhì)疏松等疾病的臨床治療上提供理論基礎(chǔ)。
[Abstract]:Bone morphogenetic protein (Bone Morphogenetic Proteins (BMPs) is a major member of the TGF- 尾 family. The activation and termination of BMP signal depends on the regulation of the phosphorylation of Smads protein (Smad1/5/8) downstream of BMP and the nucleoplasmic shuttle process. Our previous studies revealed that PPM1A and SCP4, which mediate the dephosphorylation of Smad1/5/8 protein, revealed the mechanism of BMP signal termination. However, the molecular mechanism of how the Smad1/5/8 protein is transported out of the nucleus after dephosphorylation is unclear. A new binding protein of small G protein Ran, named RanBP3L., was found by our team. Further experimental results show that RanBP3L can specifically recognize Smad1/5/8, in BMP signaling pathway and mediate their nuclear transport. This process is dependent on the activation of the next round of BMP signals by Smad1/5/8, which is transported out of the nucleus by small G protein Ran,. However, RanBP3L does not help the extranuclear transport of Smad2/3 downstream of TGF- 尾. We further use luciferase reporting system, Real-Time PCR and Western techniques to detect that overexpression of RanBP3L can inhibit transcriptional activation induced by BMP. BMP signal plays an important role in the differentiation and regulation of mesenchymal stem cells, which can promote the differentiation of mesenchymal stem cells to bone and cartilage, and inhibit the differentiation to muscle and fat. In the differentiation model of mouse bone marrow mesenchymal stem cells, RanBP3L could regulate the differentiation of mesenchymal stem cells into osteoblasts, and knockout RanBP3L could significantly increase bone formation and mineral deposition. In addition, RanBP3L can promote myoblast differentiation by inhibiting BMP signal during myogenic differentiation. In summary, we have found a new negative regulation factor of BMP signaling pathway, RanBP3L.. It specifically mediates the nucleation process of Smad1/5/8 protein downstream of BMP. It is also involved in the differentiation of mesenchymal stem cells mediated by BMP. The regulation of BMP signaling pathway by RanBP3L has important physiological significance and provides a theoretical basis for the clinical treatment of diseases such as bone dysplasia and osteoporosis.
【學位授予單位】：浙江大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：Q78

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本文編號：2403198